НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (НИЯУ МИФИ) Факультет Автоматики и Электроники Кафедра Микро- и наноэлектроники Курс «Компьютерный Практикум» Видеть нано Выполнил: Ирлин А. Д. Группа: А4-09 Преподаватель: Лапшинский В. А. Работа завершена: 15.04.2010 Москва 2010 Содержание 1. Введение ......................................................3 2. Глоссарий ......................................................3 3. Способы визуализации ..................................3 4. Камера Вильсона ...........................................3 5. Рентген .........................................................3 6. Сканирующий туннельный микроскоп ............4 7. Атомно-силовой микроскоп ............................5 8. Оптический микроскоп ближнего поля ...........6 9. Заключение ..................................................7 10. Список используемой литературы ................8 Введение Данная работа посвящена нано-размерным структурам. В ней рассматриваются различные способы их наблюдения, визуализации и изучения. А также перспектива развития. Глоссарий Наноструктура – структура имеющая наномасштабы. Наномасштаб – масштаб порядка 10-9метра. Способы визуализации К сожалению, получить прямое изображение наноструктур в видимом свете невозможно — размер деталей, которые мы хотим рассмотреть, меньше, чем длина волны видимого света. Таким образом, необходимы различные способы визуализации наноструктур: • броуновское движение • камера Вильсона • Рентген • Микроскопы Камера Вильсона Камера Вильсона заполненная пересыщенным паром камера. При появлении в среде пара каких-либо центров конденсации на них образуются мелкие капли жидкости. След капелек обозначает траекторию частицы. Рентген Длины волн рентгеновского диапазона как раз соответствуют наномасштабам и сравнимы с межатомными расстояниями и атомарными размерами. физик Макс фон Лауэ обратил внимание на то, что расстояния между атомными плоскостями в кристаллах как раз настолько малы, что позволяют рассматривать кристалл как своего рода дифракционную решетку для рентгеновских лучей. Сканирующий туннельный микроскоп (СТМ) Рис. 3.6. Режимы работы сканирующего туннельного микроскопа: вверху — постоянное положение зонда микроскопа по вертикали, изменение туннельного тока; внизу — изменение положение зонда микроскопа по вертикали при постоянном туннельном токе. Атомно-силовой микроскоп (АСМ) Главным его элементом также является сканер, позволяющий отображать разные участки поверхности. Однако измеряет АСМ не ток, а силу взаимодействия между зондом и поверхностью. Острие зонда АСМ размещено на плоской упругой пластинке, которая называется кантилевер, шириной около 30 микрон и длиной более100 микрон. Верхняя сторона кантилевера является зеркальной, что позволяет использовать оптическую систему контроля изгиба кантилевера. На нижней стороне кантилевера на свободном конце находится игла, взаимодействующая с измеряемым образцом. Рис. 3.8. Условная схема работы атомно-силового микроскопа. Сканирующий оптический микроскоп ближнего поля (NSOM) Принцип действия микроскопа NSOM состоит в том, что изображение объекта строится по точкам (рис. 3.13). В каждой точке излучение от образца собирается в ближнем поле зондом — заостренным кончиком оптического волокна. Величина зазора между зондом и поверхностью объекта находится в пределах 1÷10 нм. Рис. 3.13. (а) — предел оптического разрешения деталей; при освещении объекта падающим слева светом нельзя различить в изображении точки, расстояние Δх между которыми меньше, чем 0,61λ/sinα; (б) — демонстрация принципа работы сканирующего оптического микроскопа ближнего поля. Нано плюс фемто Фемтосекундная диагностика дает ответ на самые сокровенные вопросы: «как энергия реагирующей молекулы распределяется по электронным степеням свободы и насколько быстро это происходит? Какова скорость химических изменений, связанных с индивидуальными квантовыми состояниями исходных реагентов и продуктов реакции? Каковы движения ядер атомов в процессе реакции через ее промежуточные стадии…» Заключение Эта работа была посвящена визуализации наноструктур. Актуальность эта тема имеет из-за того, что нанотехнологии – очень перспективное и прибыльное направление науки, которое стремительно развивается, переходя в фемто масштабы. Время, потраченное на выполнение задания, составляет примерно 1,5 часа. Список используемой литературы 1. Андрюшин Е.А. «Сила нанотехнологий: наука&бизнес», 2007 г. |