Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characterization of the native oxide on CdTe surfaces

Sobola Dinara, Kaspar Pavel, Nebojsa Alois, Hemzal Dušan, Grmela Lubomír, Smith Steve

Materials Science Poland

|

2019

|

Vol. 37, No. 2

206--211

EN

This study focuses on the description of oxidation of CdTe monocrystal surfaces after selective chemical etching. Measurements of surface morphology of the oxides occurring in short time are valuable for deeper understanding of the material degradation and fabrication of reliable devices with enhanced performance. The samples with (1 1 1) orientation were selectively etched and cleaned of oxide. Exposure of the oxide-free surfaces of CdTe to air at normal atmospheric conditions over 24 hours leads to an appearance of characteristic surface features. The oxidized surfaces were investigated by scanning electron microscopy, scanning probe microscopy, Raman spectroscopy and ellipsometry. The results indicate clear differences in the oxidation of Cd-terminated and Te-terminated surfaces.

2

Analysis of the electrolytically polished skeletal dentures surfaces using various nano- and microscopic technologies

Dąbrowa Tomasz, Majstrzyk Wojciech, Tamulewicz Magdalena, Piasecki Tomasz, Kunicki Piotr, Więckiewicz Włodzimierz, Gotszalk Teodor

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2019

|

Vol. 21, no. 4

123--129

EN

The surface roughness of the dental restorations is significant to the denture plaque adhesion. Methods: In this work, we present the complex analysis of the electropolished CoCrW alloy remanium® star (Dentaurum, Germany) samples with laserengraved fiducial marks performed using complementary set of micro- and nanoscopic techniques: optical profilometry (OP), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and focused ion beam (FIB) milling. Results: Both mean and RMS roughness of the samples were reduced by electopolishing process, however, the results obtained using OP and AFM exhibited some discrepancies. This was caused by the relatively high local protruding defects developed on the processed surface. The cross-sections of the protrusions were made to analyze the cause of their formation as the EDS elemental content maps revealed that their composition was uniform. We also analyzed the local roughness in the smaller areas free from the defects. Conclusions: In that case, both OP and AFM techniques delivered the same results. Analysis of results showed that various methods used for the surface roughness evaluation have to be used simultaneously to obtain complete and true analysis of the technological CoCrW samples.

3

Wybrane zagadnienia metrologii mikro- i nanostruktur

Gotszalk T., Jóźwiak G., Kowalski Z., Nitsch K., Piasecki T., Radojewski J., Sankowska A., Serafińczuk J., Szecówka P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 2

40-47

PL

W artykule przedstawione zostały metody i techniki badań materiałów stosowanych we współczesnej mikro- i nanoelektronice oraz konstruowanych obecnie przyrządów i podzespołów. Metody bazujące na spektroskopii impedancyjnej, skaningowej mikroskopii elektronowej, mikroskopii bliskich oddziaływań, technikach jonowych, dyfraktometru rentgenowskiej, optoelektronice i technice światłowodowej, przetwarzaniu sygnałów i cyfrowych układach sterujących są rozwijane w Zakładzie Metrologii Mikro- i Nanostruktur od 2006. Dzięki integracji wspomnianych technik i ich odmian, dodatkowo z wykorzystaniem układów mikroelektromechanicznych, możliwe jest rozwiązanie wielu problemów, stojących przed współczesną metrologią mikro- i nanostruktur.

EN

In this paper, new methods of investigation of novel materials used and new tools and systems constructed in the course of the development of micro- and nanotechnology. Methods based on impedance spectroscopy, scanning electron microscopy, scanning probe microscopy, ion techniques, X-ray diffraction, optoelectronics and fiber techniques, signal processing and digital control devices have been developed in the Division of Metrology of Micro- and Nanostructures since 2006. By combining above-mentioned methods and their variations and including usage of microelectromechanical systems it is possible to solve various problems of modern metrology of micro- and nanostructures.

4

Zastosowanie mikroskopu sił atomowych w badaniach topografii powierzchni warstwy wierzchniej

Bramowicz M., Lipiński T., Szabracki P., Rychlik K.

Przegląd Mechaniczny

|

2010

|

nr 11

45-50

5

Analiza obrazów powierzchni w mikroskopii bliskich oddziaływań

Jóźwiak G., Gotszalk T.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 1

46-47

PL

W pracy przedstawiono wybrane metody analizy powierzchni (ISO 25178) wskazując na rodzaj informacji, jaką można za pomocą danej metody uzyskać. Opisywane algorytmy i procedury zostały zaimplementowane w opracowanym w Wydziałowym Zakładzie Metrologii Mikro- i Nanostruktur Politechniki Wrocławskiej programie TOPOGRAF. W pracy zaprezentowano przykładowe wyniki działania zaimplementowanych algorytmów i procedur.

EN

Progress in the scanning probe microscopy makes it become a much more common tool. In the paper the principle of operation of the scanning probe microscope is presented. It is emphasized that the measurement result is an image of the investigated surface. Two groups of parameters connected with lateral properties of the tested surface image are introduced. The first group of parameters is connected with the image autocorrelation function and two dimensional Fourier transform. The texture aspect ratio and surface autocorrelation length (Fig. 1) are given as examples of the autocorrelation parameters. The second group of parameters is related to the so called 3D motif analysis. At the first stage of this analysis the image is segmented by means of the watershed segmentations algorithm. At the second stage the statistics connected with the shape and dimensions of the segments are calculated. The segmentation algorithm as well as the parameters describing shape and dimensions of segments (Fig 2) are presented in the paper. Due to the quantum nature of the micro- and nano-world, the uncertainty of products of the micro and nanotechnology will always be greater than that of products of the conventional technology. For this reason there is strong demand for flexible techniques capable of handling this increased uncertainty. The 3D motif analysis is very well suited to meet this challenge, since it enables the extension of the basic set of the parameters describing segments. Therefore the segment parameters might be adapted to the function of the investigated nanostructures. The images presented in the paper were obtained by means of the TOPOGRAF software that is developed at the Division of Micro- and Nanostructures Metrology.

6

Wzmacniacz fazoczuły typu lock-in do zastosowań w mikroskopii bliskich oddziaływań

Kopiec D., Woszczyna M., Gotszalk T., Woźniak K., Zawierucha P., Sojka K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 1

88-91

PL

W artykule przedstawiono zasadę działania oraz konstrukcję wzmacniacza fazoczułego typu lock-in mogącego pracować w trybie dwukanałowym bądź w trybie woltomierza wektorowego. Zaprezentowano zastosowanie opisywanego wzmacniacza w technice mikroskopii bliskich oddziaływań, gdzie obserwacja amplitudy oraz przesunięcia fazowego odpowiedzi sondy ma istotne znaczenie w wysokorozdzielczych badaniach lokalnych właściwości powierzchni preparatu.

EN

In this article design of the two-channel lock-in amplifier is presented. The presented device has implemented four DDS generators and two phase-sensitive detectors. Lock-in amplifier is controlled from PC computer via RS232 interface. This lock-in amplifier is applied in scanning probe microscopy techniques where amplitude and phase resolving is important in obtaining information about local surface properties.

7

32-kanałowy cyfrowy regulator PID na bazie układu FPGA do zastosowań w mikroskopii sił atomowych

Nowacki Z., Zawierucha P., Serafińczuk J., Woszczyna M., Sawicki P., Zielony M., Szecówka P., Gotszalk T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 2

109-113

PL

W artykule została przedstawiona konstrukcja i zasada działania wielokanałowego cyfrowego regulatora PID skonstruowanego dla mikroskopu sił atomowych korzystającego z matrycy sond pomiarowych. Nasze rozwiązanie zostało zrealizowane w oparciu o układ FPGA. Dzięki temu uzyskano zwartą konstrukcję, jednak pozwalającą na elastyczną zmianę parametrów regulatorów PID oraz ilości kanałów.

EN

In this article a digital multichannel PID controller for atomic force microscope with an array of probes is presented. Our design is based on FPGA. In this case, we developed compact device but it allows to modify PlD controllers parameters and amout of channels.

8

Fabrication of micro- and nanostructures by scanning probe microscopy. Local anodic oxidation

Kolanek K., Gotszalk T., Zielony M., Grabiec P.

Materials Science Poland

|

2008

|

Vol. 26, No. 2

271--278

EN

Atomic force microscopy (AFM) is a high resolution imaging technique in which a cantilever with a very sharp tip is scanned over a sample surface. AFM technique can also be used to fabricate micro- and nanostructures on metallic or semiconductor surfaces. Nanolithography by local anodic oxidation or by noncontact atomic force microscopy (NC-AFM) has strong potential to pattern the surface with a well defined feature size at the nanometer regime. In the paper, the growth rate of nanostructures produced by local anodic oxidation process has been investigated. Mechanisms of nanooxidation have been studied and dependences of its rate and resolution on the voltage applied between the tip and a sample surface, tip speed, and ambient humidity.

9

Wytwarzanie mikro- i nanostruktur metodami mikroskopii bliskich oddziaływań

Kolanek K., Gotszalk T., Zielony M., Grabiec P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2008

|

Vol. 49, nr 5

9-11

PL

Postęp w dziedzinie wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych i układów scalonych wynika głównie z procesu miniaturyzacji. W wyniku miniaturyzacji wzrasta wydajność oraz zmniejsza się pobór mocy zaawansowanych przyrządów elektronicznych. W chwili obecnej technologia fotolitografii jest podstawowym narzędziem pozwalającym wytwarzać zawansowane przyrządy półprzewodnikowe. Tworzenie przyrządów o rozmiarach poniżej 100 nm powoduje znaczne problemy technologiczne. Nanolitografia, technika mikroskopii bliskich oddziaływań, wykorzystująca proces lokalnej anodyzacji powierzchni, jest zaawansowaną techniką pozwalającą wytworzac wzory na powierzchni półprzewodnika. Ze względu na precyzyjną kontrolę procesu lokalna anodyzacja jest wszechstronną techniką pozwalającą wytwarzać wzory nanostruktur. Łącząc technikę nanolitografii z procesem mokrego trawienia można wytworzyć nanostruktury o szerokości linii poniżej 100 nm. Przedstawiona technologia może w niedalekiej przyszłości posłużyć do wytwarzania przyrządów elektroniki kwantowej.

EN

Rapid progress in fabrication of the semiconductor devices and integrated circuits is mainly due to miniaturization. As a result of the miniaturization process improved performance and reduced power consumption is introduced to high- end electronic devices. At the present state mainly photolithography tools are used for developing electronic devices. Fabrication of nanostructures below 100 nm regime by conventional photolithographic techniques leads to technological limitations. Nanolithography based on local anodic oxidation by atomic force microscopy is a promising technique for patterning nanostructures on silicon substrates. Due to its versatility and precise control, local anodic oxidation is suited for preparing well defined nanostructures. By the combination of nanolithography and wet etching, nanostructures with a line width below 100 nm may be fabricated. Presented technology could be used to fabricate quantum devices in the near future.

10

Micro- and nano-level of bio-joint lubrication

Wierzcholski K., Chizhik S.A.

Tribologia

|

2006

|

nr 4

167-179

EN

This paper presents the view of many bio-joints lubrication problems in the micro- and nano- level scale. Hydrodynamic lubrication by rotation, weeping and boosted squeezing hydrodynamic lubrication of human joints is taken into account. The geometry of soft human joint surfaces distribution and its deformations must be formulated in nano- level. The solution of very important problems occurring in the field of the human joint lubrication is not possible without micro and nano- level description of geometrical structure of two cooperating cartilage surfaces. Therefore this problem is exactly determined in this paper. The analytical, and experimental research methods are taken into account. Micro- and nano-levels of problems are performed with the help of atomic force microscopy. Moreover presented paper shows the aspects of proper, suitable viscosity of synovial fluid and friction forces control to make butter possible the human joints lubrication process. Viscosity of synovial fluid and friction forces, and parameters of elasticity and hyper-elasticity module of human joint cartilage are the main parameters during the human joint lubrication. Elasticity modulus of superficial layer of cartilage has influence on the value of dynamic viscosity of synovial fluid. Moreover the synovial fluid has non-Newtonian properties. Apparent viscosity depends on share rate during the human joint lubrication.

PL

Smarowanie stawów człowieka koncentruje się w głównej mierze na tarciu granicznym oraz na tarciu mieszanym w cienkiej warstwie cieczy synowialnej, zalegającej pomiędzy łatwo odkształcalnymi powierzchniami miękkiej chrząstki stawowej, na której wysokości chropowatości zmieniają się z czasem trwania procesu smarowania. Wartości sił tarcia granicznego ulegają zmianie w przypadku zmian wysokości nierówności dochodzących do dziesiątych, nawet setnych części mikrometra. W przypadku tarcia granicznego dla powierzchni stawów, istotne są nie tylko depresje oraz największe wartości chropowatości powierzchni, ale również kształt geometryczny struktury powierzchni pomiędzy tymi miejscami. Tak więc rzeczywisty stan smarowania powierzchni stawowych uzyskamy tylko w tym przypadku, jeżeli wyznaczymy strukturę geometryczną powierzchni chrząstki stawowej w mikro-, a nawet w nano-skali. Niezbędnym warunkiem opisu rzeczywistego stanu smarowania stawu jest również opracowanie mechanizmu dużych deformacji miękkiej i łatwo odkształcalnej chrząstki stawowej w trakcie trwania smarowania. W tym czasie ma również miejsce wnikanie cieczy synowialnej do porów chrząstki stawowej. Zmiany wysokości powierzchni a także kształt tych zmian pozwoli opracować numerycznie rzeczywisty kształt szczeliny stawu, a następnie wyznaczyć rzeczywiste wartości ciśnienia hydrodynamicznego, a także wartości sił tarcia występujące w stawach.

11

Zastosowanie interferomerii światłowodowej w ocenie właściwości metrologicznych czujników bliskiego pola mikroskopu sił atomowych

Mulak P., Gotszalk T., Kolanek K., Woszczyna M., Masalska A., Zawierucha P., Wielgoszewski G., Zielony M., Sankowska A., Szeloch R., Janus P., Grabiec P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2006

|

Vol. 47, nr 5

57-59

PL

Podstawowym problemem metrologicznym mikroskopii sił atomowych jest pomiar oddziaływań dynamicznych występujących między mikroostrzem a powierzchnią. W praktyce laboratoryjnej stosowane są zwykle układy natężeniowych detektorów laserowych, które umożliwiają jedynie detekcję (rozumianą w sensie jakościowej oceny ugięcia dźwigni). W laboratorium mikroskopii bliskich oddziaływań, nanostruktur i nanomiernictwa Wydziału Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki opracowaliśmy światłowodowy interferometr pracujący w konfiguracji Fabry-Perota, za pomocą którego jesteśmy w stanie przeprowadzić pomiary właściwości metrologicznych układów piezoelektrycznych stosowanych w mikroskopii bliskich oddziaływań oraz dokonać skalowania czujników bliskiego pola ze zintegrowanymi detektorami wychylenia końcówki. Przedmiotem naszych prac była analiza właściwości piezoelektrycznych rezonatorów kwarcowych i elektrostatycznych aktuatorów wychylenia. Prezentowane przez nas metody i techniki pomiarowe pozwalają na pomiar ugięcia (wychylenia) dźwigni kamertonu piezoelektrycznego z rozdzielczością 0,1 nm w paśmie 1 kHz w zakresie częstotliwości do 100 kHz.

EN

One of the fundamental metrological issues in scanning probe microscopy is the measurement of nearfield interactions between the microprobe and the surface. In most experiments the detection of the cantilever deflection is performed using so called Position Sensitive Detectors. In this setup the measurements of forces acting at the microtip require additional tedious and very time consuming calibration. Therefore in the laboratory of scanning probe microscopy, nanostructure and nanometrology at the Faculty of Microsystem Electronics and Photonics of the Wroclaw University of Technology we developed fiber optical Fabry-Perot inteferometer which can be used to determine the metrological parameters of the nearfield sensors. In this work we will present the results of piezoelectrical tuning fork measurements, which enable deflection detection of the tuning fork prongs with the resolution of 0,1 nm in the bandwidth of 1 kHz in the frequency range up to 100 kHz. We will also report in the calibration of the microsystem electrostatic deflection actuator, which can be used to maintain the distance between the microprobe and sample.

12

Scanning probe microscopy as a metrology method in micro- and nanostructure investigations

Gotszlak T., Marendziak A., Kolanek K., Szeloch R., Grabiec P., Zaborowski M., Janus P., Rangelow I.W.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2006

|

Vol. 54, nr 1

19-23

EN

Evolution of many high technologies such as microelectronics, microsystem technology and nanotechnology involves design, application and testing of technical structures, whose size is being decreased continuously. Scanning probe microscopes (SPM) are therefore increasingly used as diagnostic and measurement instruments. Consequently the demand for standardized calibration routines for this kind of equipment rises. Up to now, there bas been no in generally accepted guideline on how to perform SPM calibration procedure. In this article we discuss calibration scheme and focus on several critical aspects of SPM characterization e.g. the determination of the static and dynamic physical properties of the cantilever, the influence factors which need to be considered when plotting a scheme for the calibration of the force and displacement sensitivity.

13

Nanomiernictwo mikro- i nanostruktur metodami mikroskopii bliskich oddziaływań

Gotszalk T., Radojewski J., Szeloch R., Marendziak A., Kolanek K., Woszczyna M., Masalska A., Grabiec P., Janus P., Rangelow I.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2005

|

Vol. 46, nr 6

6-10

PL

Przedstawiono zastosowanie mikroskopii bliskich oddziaływań (ang. Scanning Probe Microscopy - SPM) w miernictwie właściwości mikro- i nanostruktur. Omówiono uwarunkowania eksperymentalne i podstawowe metody, których celem jest przeprowadzenie ilościowej analizy parametrów badanych układów. Zaprezentowano również wyniki badań prowadzonych w trybie kalibrowanej mikroskopii sił atomowych (ang. Calibrated Atomie Force Microscopy- CD AFM), mikroskopii bliskiego pola optycznego (ang. Scanning Nearfield Optical Microscopy- SNOM) oraz mikroskopii sił atomowych z piezoelektrycznym rezonatorem kwarcowym, pełniącym rolę czujnika siły skupionej na mikroostrzu.

EN

In this article we describe application of Scanning Probe Microscopy in measurements of micro- and nanostructures. We will describe the experimental setup and principles of methods and techniques, which are devoted to quantitative investigations of nanostructures. In our work we will present the results of measurements using Calibrated Atomic Force Microscopy, Scanning Nearfield Optical Microscopy and Scanning Probe Microscopy with piezoelectrical quartz resonator as a detector of forces acting at the microtip.

14

Diagnostyka materiałów i układów mikro- i nanolektronicznych metodami modularnej mikroskopii bliskich oddziaływań

Gotszalk T., Radojewski J., Szeloch R., Marendziak A., Sikora A., Hasek T., Kolanek K., Grabiec P., Rangelow I.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 12

29-33

PL

Przedstawiono możliwości obserwacji właściwości układów i materiałów mikro- i nanometrowych oraz nanoelektronicznych metodami mikroskopii bliskich oddziaływań. Omówiono podstawowe tryby pomiarowe tej metody badawczej, jej możliwości pomiarowe i zasadnicze ograniczenia. Zaprezentowano również rodzinę modularnych mikroskopów bliskich oddziaływań skonstruowanych w Politechnice Wrocławskiej oraz wyniki badań topografii powierzchni, rozkładu napięć elektrycznych i temperatury występujących na powierzchni mikroelektronicznych ukladów mikrometrowych i mikrosystemów.

EN

In this article we describe the application of Scanning Probe Microscopy (SPM) in high resolution diagnostics of microelectronical devices and materials. In this experimental method the interactions between microtip with the tip radius of 10 nm located above the investigated structure surface are monitored. Based on this measurements various mechanical, thermal and electrical surface properties can be resolved within several nanometers. We will present results of thermal and electrical surface characterization using Scanning Thermal Microscopy (SThM) and Electrostatic Force Microscopy (EFM). We will also describe the sensor technology, which was developed in our group and which enables us to observe the surface thermal conductivity, electrical potentials and dopant profiles in micro- and nanostructures.