Технічні системи контролю мікро- та наносистемної техніки

Abstract

У конспекті лекцій «Технічні системи контролю мікро- та наносистемної техніки» розглянуто сучасні методи, засоби та технічні системи дослідження, вимірювання і контролю властивостей поверхонь, мікро- та наноструктур. Наведено теоретичні основи функціонування скануючих зондових мікроскопів, принципи формування та обробки зображень, особливості прецизійного переміщення зонда і зразка, конструкції сканерів, крокових електродвигунів і п’єзодвигунів. Основну увагу приділено методам скануючої тунельної та атомно-силової мікроскопії, зокрема принципам роботи відповідних мікроскопів, конструкціям зондів і зондових датчиків, контактним, безконтактним та напівконтактним режимам, тунельній спектроскопії, вимірюванню вольт-амперних характеристик і локальної роботи виходу, а також системам керування мікроскопами. Розглянуто електросилову та магнітно-силову мікроскопію, квазістатичні й коливальні методики дослідження поверхонь. У конспекті також висвітлено принципи ближньопольної оптичної мікроскопії, конструкції оптичних зондів на основі волокон, метод shear-force для контролю відстані між зондом і поверхнею. Значний розділ присвячено спектроскопічним методам дослідження поверхні: рентгенівській фотоелектронній та оже-електронній спектроскопії, методам якісного і кількісного аналізу спектрів, визначенню енергії зв’язку, кінетичної енергії та інтенсивності спектральних ліній. Розглянуто спектроскопію розсіювання повільних іонів та дифракцію повільних електронів як методи дослідження хімічного складу, атомної структури та кристалографічних властивостей поверхні. Особливу увагу приділено впливу дефектів, доменної структури, кластерів і теплових коливань атомів на результати досліджень. Конспект лекцій призначений для здобувачів першого (бакалаврського) рівня вищої освіти освітньої програми «Мікро- та наносистемна техніка» спеціальності 176 «Мікро- та наносистемна техніка» денної та заочної форм навчання. Матеріал може бути використаний для опанування теоретичних основ та практичних принципів застосування сучасних технічних систем контролю, мікроскопії, спектроскопії та структурного аналізу мікро- і наноструктур.