Атомно-силова мікроскопія поверхні кристалів і плівок вісмуту

Abstract

Розвиток методів скануючої зондової мікроскопії суттєво розширив можливості дослідження структури поверхні кристалів, плівок, мезоструктур і наноструктур, модифікації структури поверхонь. В роботі використаний скануючий зондовий мікроскоп Solver Російської фірми НТ-МДТ для дослідження структури поверхонь монокристалів і плівок вісмуту та сплавів вісмут-сурма. Розроблені нові методи дослідження структури поверхонь, що поєднують попередню хімічну чи електрохімічну обробку із подальшою атомно-силовою мікроскопією. Найбільш простим і ефективним визнаний метод декорування дефектів та границь зерен шляхом природного оксидування в результаті витримки поверхні на повітрі протягом певного часу. Отримання детальної інформації про структуру плівок із використанням розроблених методів забезпечило можливість коректування режимів виготовлення плівок методом термічного напилення у вакуумі та отримання плівок зі структурою, близькою до монокристалічної. Розроблений також новий метод електрохімічної модифікації поверхні в процесі зондового сканування кристалів та плівок, що являє інтерес для модифікації наноструктур.

Развитие методов сканирующей зондовой микроскопии существенно расширило возможности исследования структуры поверхности кристаллов, пленок, мезоструктур и наноструктур, модификации структуры поверхностей. В работе использован сканирующий зондовый микроскоп Solver Российской фирмы НТ-МДТ для исследования структуры поверхности монокристаллов и пленок висмута и сплавов висмут-сурьма. Разработаны новые методы исследования структуры поверхности, сочетающие предварительную химическую или электрохимическую обработку с последующей атомно-силовой микроскопией. Наиболее простым и эффективным признан метод декорирования дефектов и границ зерен путем естественного оксидирования в результате выдержки поверхности на воздухе в течение определенного времени. Получение детальной информации о структуре пленок с применением разработанных методов обеспечило возможность корректировки режимов изготовления пленок методом термического напыления в вакууме и получения пленок со структурой, близкой к монокристаллической. Разработан также новый метод электрохимической модификации поверхности в процессе зондового сканирования кристаллов и пленок, что представляет интерес для модификации наноструктур.

Development of scanning probe microscopy methods is considerably expand possibilities of structure investigation of crystal, films, mesostructure and nanostructure surfaces, modification of surface structures. In this work the scanning probe microscope of Russian company NT-MDT has been developed for structure investigation of single crystals and bismuth and bismuth antimony alloys surfaces. New methods for surface structure investigations combining preliminary chemical and electrochemical treatment with subsequent atomic-force microscopy have been developed. Method of defect and grains boundary decoration by natural oxidation during surface exposure in air for a specified time is recognized as the most simple and effective method. Obtaining of detailed information on films structure with the use of the developed methods provides the possibility for correction of film preparation condition by thermal evaporation in vacuum and obtaining of films with structure near to metallic one. It is also developed a new method for electrochemical modification of surface during the prob scanning of crystals and films that is of interest for nanostructure modification.