Способ препарирования тонких пленок висмута на слюде для выявления границ блоков методом атомно-силовой микроскопии



Способ препарирования тонких пленок висмута на слюде для выявления границ блоков методом атомно-силовой микроскопии
Способ препарирования тонких пленок висмута на слюде для выявления границ блоков методом атомно-силовой микроскопии

 

G01N1/30 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2452934:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена" (RU)

Изобретение относится к способу препарирования тонких пленок висмута на слюде - мусковит - для выявления межкристаллитных границ методом атомно-силовой микроскопии. Способ включает предварительное декорирование поверхности с помощью оксидирования. При этом предварительная обработка поверхности производится декорированием, в качестве декорирующего агента используется кислород. Достигаемый при этом технический результат заключается в обеспечении возможности выявления межкристаллитных границ и определения размеров кристаллитов субмикронных пленок. 2 ил.

 

Использование: в физике конденсированного состояния, материаловедении для определения размеров блоков.

Сущность изобретения заключается в том, что для выявления межкристаллитных границ тонких пленок висмута на подложках из слюды методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) поверхность образца предварительно декорируется с помощью оксидирования. В качестве декорирующего агента используется кислород. Декорирующее оксидирование проводится при атмосферных условиях в среде воздуха или другой газовой смеси содержащей кислород в количестве около 20% при температуре 5-50°С.

Технический результат - с помощью предложенного способа осуществляется выявление межкристаллитных границ и определение размеров кристаллитов субмикронных пленок в отличие от существующих аналогов.

Изобретение относится к материаловедению, а именно к методам исследования структуры.

Известны способы для выявления межкристаллитных границ пленок висмута на слюде, основанные на предварительном препарировании образца с помощью избирательного химического травления [1] и последующим исследовании рельефа поверхности на микроскопе. Другим способом определения размеров кристаллитов является анализ уширения линий на рентгенограммах [2]. Недостатком метода является его косвенный характер и возможность систематических ошибок, связанных с влиянием ряда других факторов (микронапряжения в образце, инструментальное уширение и т.д.)

Наиболее близким из известных способов является использование избирательного химического травления. В качестве травителя для висмута используют разбавленный водный раствор смеси кислот уксусной (6 частей) и азотной (7 частей). Травление проводят в течение 2-20 секунд [1].

Недостатком метода является его разрушающий характер, сложность подбора режима травления и проблематичность использования для пленок субмикронных толщин.

Цель изобретения: выявление в пленках висмута на слюде границ блоков методом АСМ для определения их размеров.

Поставленная цель достигается путем предварительного препарирования образца декорированием границ блоков с помощью оксидирования.

Технологические параметры проведения процесса оксидирования: оксидирование производится при атмосферных условиях в среде воздуха или другой газовой смеси, содержащей кислород в количестве около 20% при температуре 5-50°С.

Минимальное время, необходимое для декорирования, линейно зависит от толщины пленки и составляет около 1 суток на 8 нм толщины. Длительное нахождение пленки висмута в декорирующей среде приводит к более равномерному покрытию оксидом поверхности пленки висмута, что затрудняет выявление границ кристаллитов методом АСМ.

Для выявления межкристаллитных границ после оксидирования исследование структуры поверхности пленки следует проводить методом атомно-силовой микроскопии с помощью атомно-силового или сканирующего зондового микроскопа, с чувствительностью не хуже 0,5 нм по высоте и разрешающей способностью не хуже 50 нм в плоскости «XY». После проведенного оксидирования поверхность пленки висмута приобретает дополнительную текстуру в виде замкнутых линий неправильной формы высотой несколько нанометров и шириной около 50 нм (фигура 1), в отличие от поверхности первоначально взятой пленки до проведения оксидирования (фигура 2), что отражается на АСМ-изображениях этих поверхностей.

Предложенный способ препарирования образцов может использоваться для других материалов с соответствующим подбором атмосферы и режима декорирования.

Перечень фигур

Фигура 1: На фигуре представлено АСМ-изображение поверхности пленки висмута на слюде, подвергнутой декорированию с помощью оксидирования. Стрелками показаны примеры декорированных границ кристаллитов.

Фигура 2: На фигуре представлено АСМ-изображение поверхности пленки висмута на слюде, оксидированию не подвергавшейся.

Литература

1. Михайличенко Т.В. Условия получения и электрические свойства пленок Висмута: Дис.…канд.физ. - мат.наук. Ленинград, 1973, 135 с.

2. Шаренкова Н.В. Влияние структурных особенностей на физические свойства редкоземельных полупроводников на основе сульфида самария: Автореферат дис.…канд. физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 2009, 16 с.

Способ препарирования тонких пленок висмута на слюде-мусковите для выявления межкристаллитных границ методом атомно-силовой микроскопии, включающий предварительное декорирование поверхности с помощью оксидирования, отличающийся тем, что предварительная обработка поверхности производится декорированием, в качестве декорирующего агента используется кислород.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нанотехнологиям, электронике, приборостроению и может использоваться для работы с зондовым микроскопом. .

Изобретение относится к материаловедению, в частности к прецизионному инструментарию для диагностики материалов различной природы, представленных в виде тонких пленок, и может быть использовано в микро- и наноэлектронике, материаловедении, биологии, медицине, биомолекулярной технологии.

Изобретение относится к области сканирующих микроскопов ближнего поля, в частности к элементам, обеспечивающим наблюдение и регистрацию в сканирующих микроскопах ближнего поля оптических сигналов, локально усиленных спектров поглощения или эмиссии, преобразованных методами гигантского комбинационного рассеяния.

Изобретение относится к области физики поверхности, а именно к способам получения острий из монокристаллического вольфрама для сканирующей туннельной микроскопии.

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к измерению температуры одной проводящей (металлической или полупроводниковой) наночастицы с помощью сканирующего туннельного микроскопа, работающего в режиме наноконтакта и использование эффекта Зеебека в наноразмерной контактной области.

Изобретение относится к сканирующей зондовой микроскопии, а именно к устройствам, обеспечивающим управление сканирующими зондовыми микроскопами. .

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, преимущественно атомно-силовой микроскопии, и может быть использовано для измерений размеров нанообъектов и рельефа поверхностей, имеющих перепад высот наноразмера.

Изобретение относится к области нанотехнологий, в частности к сканирующим туннельным микроскопам. .

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при разработке и создании наноустройств различного назначения, в частности в первую очередь трубчатых зондов, применяемых в сканирующей микроскопии, а также наноустройств, предназначенных для использования в медицине, биохимии, цитологии и генетике при проведении исследований с инъекциями и/или отбором образцов тканей и жидкостей на клеточном уровне.

Изобретение относится к устройству для измерения толщины слоя нефти над водой и может быть использовано для оценки количества нефти в скважинной продукции с большой долей воды, а также для определения объема нефти на поверхности природного водоема при аварийных разливах нефти из трубопровода или резервуара.

Изобретение относится к устройству для получения образца горной породы, в частности, для тестирования при работах в золотодобывающей промышленности. .
Изобретение относится к области медицины. .
Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для подготовки проб волос крупного рогатого скота к исследованию на макро- и микроэлементный состав.

Изобретение относится к способу изготовления образца для испытания огнезащитных покрытий и предназначено для оценки эффективности огнезащитных покрытий строительных конструкций.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения благородных металлов в природных и промышленных объектах. .

Изобретение относится к области медицины, в частности к онкологии. .
Наверх