Mikroskopia sił atomowych z zastosowaniem matryc mikrodźwigni sprężystych

• Autorzy: Zawierucha P. , Zielony M. , Kopiec D. , Woszczyna M. , Sarov Y. , Frank A. , Ivanov T. , Zöllner J. P. , Rangelow I. W. , Gotszalk T.

Warianty tytułu

EN

Cantilever array for Atomic Force Microscopy application

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mikroskopia sił atomowych (AFM) [1] jest jedną z podstawowych metod badania powierzchni. Pomimo bardzo szerokiego zastosowania w pomiarach laboratoryjnych w dalszym ciągu nie jest wykorzystywana w przemyśle. Związane jest to przede wszystkim z ograniczeń w szybkości wykonywania pojedynczego pomiaru. Jednym ze sposobów przyspieszenia pomiarów AFM jest zastosowanie zamiast pojedynczej sondy pomiarowej matrycy mikrodźwigni [2]. Jednoczesny pomiar wieloma dźwigniami pozwoli na relatywne skrócenie czasu pomiaru. Rozwiązanie takie pozwoli zachować wszystkie zalety pomiarów AFM jednocześnie umożliwiając wykonać pomiar powierzchni o rozmiarach nawet 10x10 mm². W pracy zaprezentowana zostanie dźwignia o zupełnie nowej konstrukcji, przeznaczona do zastosowań wielodźwigniowych. Prezentowana sonda pomiarowa przeznaczona jest do pracy w technice rezonansowej tapping-mode. Do przeprowadzenia eksperymentów konieczne było zbudowanie stanowiska pomiarowego. W pracy zaprezentowane zostanie stanowisko do pomiaru za pomocą matrycy 32 dźwigni. Wynikiem przeprowadzonych eksperymentów jest pomiar topografii powierzchni. W artykule przedstawiony zostanie obraz topografii struktury testowej wykonany 4 dźwigniami jednocześnie.

EN

Atomic force microscopy (AFM) is one of basic surface measurements methods. It is a uniquely powerful tool for analysis and modification of surface but this method is not used in technological application yet. Current AFM methods are limited to single probes with very slow processing rates and very small scan area. One of the speed-up methods of AFM measurement is the replacement of single a cantilevers by cantilever array [2]. A measurement taken by several probes simultaneously will significantly speed up the measurement process. The proposed solution allow to make a huge area scan (up to 10 x 10 mm²) and will keep all unique abilities of AFM method. In this article, we present new AFM cantilever (PRONANO) for multiprobe application. The new probe has integrated a thermal band actuator and a piezoresistive deflection detector. In this paper, we present an experimental system for topography measurement by 31 cantilevers. This home made multiprobe AFM microscope is designated for measurement in dynamic contact mode (tapping-mode). In this article, there are presented surface measurements made by 4 cantilevers simultaneously.

Słowa kluczowe

PL

mikroskopia sił atomowych; matryca dźwigni; topografia

EN

atomic force microscopy (AFM); cantilever array; topography

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 51, nr 6
• Strony: 72--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Zawierucha P.

autor

Zielony M.

autor

Kopiec D.

autor

Woszczyna M.

autor

Sarov Y.

autor

Frank A.

autor

Ivanov T.

autor

Zöllner J. P.

autor

Rangelow I. W.

autor

Gotszalk T.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki

Bibliografia

• [1] Binnig G. i in.: Atomie Force Microscope. Phisical Rev. Letter. Vol. 56, 9 (1986), 930-934.
• [2] Rangelow I. W. i in.: Piezoresistive and Self-Actuated 128-Cantilever Arrays for Nanotechnological Aplication. Microelectronic Engineering, 84 (2007), 1260-1264.
• [3] Ando T. i in.: High-speed atomic force microscopy for nanovisualization of dynamic biomolecular processe. Progress in Surface Science 83 (2008) 337-437.
• [4] Schitter G. i in.: A new control strategy for high-speed atomic force microscopy. Nanotechnology 15 (2004) 108-114.
• [5] Schitter G. i in.: Design and Modeling of a High-Speed Scanner for Atomic Force Microscopy. IEEE Transactions On Control Systems Technology, Vol. 15, No. 5, (2007) 906-915.
• [6] Minne S. C. i in.: Automated parallel high-speed atomic force microscopy. Appl. Phys. Lett. Vol. 72, No. 18, 4 (1998) 2340-2342.
• [7] Ivanova K. i in.: Scanning proximal probes for parallel imaging and lithography. J. Vac. Sci. Technol. B, 26 (6) Nov/Dec 2008, 2367-2373.
• [8] Gotszalk T.: Systemy mikroskopii bliskich oddziaływań w badaniach mikro- i nanostruktur. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004.
• [9] Zawierucha P. i in.: Natężeniowy światłowodowy czujnik zbliżeniowy do charakteryzacji układów typu MEMS. Czujniki optoelektroniczne i elektroniczne. COE 2006. IX Konferencja naukowa. Materiały konferencyjne, Kraków-Zakopane, 19-22 czerwca 2006, ss. 443-446.
• [10] Pedrak R. i in.: Micromachined atomie force microscopy sensor with integrated piezoresistive sensor and thermal bimorph actuator for high-speed tapping-mode atomie force microscopy phase-imaging in higher eigenmodes. J. Vac. Sci. Technol. B 21 (2003), pp. 3102-3107.
• [11] Woszczyna M. i in.: Thermally driven piezoresistive cantilevers for shear-force microscopy. Microelectronic Engineering 86 (2009) 1212-1215.
• [12] Nowacki Z. i in.: 32-kanałowy cyfrowy regulator PID na bazie układu FPGA do zastosowań w mikroskopii sił atomowych. VIII Krajowa Konferencja Elektroniki, materiały konferencji, Darłówko Wschodnie, 07-10. 06. 2009, ss. 397-402.