Appunti di Teoria e applicazioni delle microonde

Microscopia SPM - scanning probe microscopy

Microscopia SPM - scanning probe microscopy (a scansione di sonda): tecnica di acquisizione del campione sulla base dell'interazione tra parametri fisici durante il contatto tra sonda e campione.

Risoluzione atomica (localizzazione di atomo) > scansione rapida e movimento alta.

Affidabilità > buona risoluzione in condizioni operative.

Spostamenti delle sonde nanometrici: uso di membrane piezoelettriche.

AFM - atomic force microscopy

AFM - atomic force microscopy (a forza atomica): sonda a contatto con il campione che si muove in x e y = registrazione delle deflessioni della punta.

Contatto > quando forza attrattiva e repulsiva è equipollente.

• Punta della sonda affetta per non danneggiare il campione.

Punta > idealmente uno cono perfetto che segue il profilo del campione assottata in verticale, in realtà ha sezione irregolare e tilt angolare.

Rilevazione delle deflessioni della punta (DL-2 angolari): laser che incide obliquamente sulla leva della punta e rileva verso matrici bidimensionali di (fotodiodi) che rilevano le deflessioni.

Dal output del segnale rilevato dal fotodiodo si costruisce il profilo del campione.

Problemi: scansione a contatto:

• Forze della sopprimente punta che di consumo.
• Rischio di perforare il campione.
• Immagini apparentemente punta convolutive.

AFM modalità semi-contatto punta che oscilla a risonanza ad una data frequenza, più avvicina al campione con cui interagisce tramite forze attrattive che provocano variazione di ampiezza e/o fase dell'oscillazione.

Conducting AFM - spreading resistance

Conducting AFM - spreading resistance: (misura conduttività) = punta e campione vengono portati a potenziali diversi e a contatto si misura la corrente tra punta e campione.

Scansione condotta in due modi:

• 1) Corrente resa costante > misura z di impedenze.
• 2) Misura durante delle corrente.

Scanning capacitance microscopy SCM

Scanning capacitance microscopy SCM = mappatura della capacità del campione (sistema punta campione come risonatore): una variazione di fase del segnale modulato e una variazione di capacità.

Microscopia SPM - scanning probe microscopy

Microscopia SPM - Scanning probe microscopy (a scansione di sonda): tecnica di acquisizione del campione sulla base dell'interazione tra parametri fisici durante il contatto tra sonda e campione.

Risoluzione atomica (l'inseguimento è ottimale) e scansione rapida = numero di alta sfida è buona risoluzione in condizioni operative.

Spostamenti della sonda nanometrici → uso di membrane piezoelettriche.

AFM - atomic force microscopy

AFM - Atomic force microscopy (a forza atomica): sonda a contatto con il campione che si muove in x e y → registrazione delle deflessioni della punta.

Contatto: quando forze attrattive e repulsive si equivalgono.

Punta: idealmente una sfera perfetta che segue il profilo del campione spostandosi in verticale.

Rilevatore delle deflessioni della punta (di angolare): laser che incide obliquamente nella leva della punta e rifletta verso matrici bidimensionali di fotorivelatori che rilevano le deflessioni.

Alcuni casi di consumo punte che si consumano:

• Rischio di perforare il campione.
• Immagini apparente di punta convolutiva.

AFM modalità semi-contatto: punta che oscilla armonicamente ad alta frequenza associata.

Conducting AFM

Conducting AFM: spreaded resistance (misura conducibilità) = punte e campione vengono portati a potenziali diversi e le correnti misurate tra punte e campione.

Occorre essere coerenti — misure della conducibilità.

SCAN - scanning capacitance microscopy

SCAN - Scanning capacitance microscopy: SCi mappatura della capacità del campione.

STMISTMI - scanning tunneling microscopy

STMISTMI = scanning tunneling microscopy: si basa sul concetto quantistico di corrente di tunnel — possibilità per un elettrone di passare in stato di conduttore anche se ha energia minore della barriera di potenziale che lo tiene in banda o valenza.

Andre le, punte e campione non sono a contatto e misura una corrente correlata alla vicinanza.

Problema: legato alla forma della punta e al profilo del campione: è deciso il suo gradso netto, poiché la corrente di tunnel è un'interazione costituita nella punta esterna, lo spettro tracciato un profilo teorico molto arrotondato rispetto per ampiezza e al rapporto di curvatura.

Immagine = convoluzione tra forma della punta e profilo del campione.

⇒ usa il nanolitico: il profilo esatto.

Modalità operative STMI

Modalità operative STMI:

Altezza costante: muovo punta/campione in x/y a z=cost e misuro le variazioni di corrente correlate all'altezza del gap ⇒ ricostruzione del profilo del campione. (solo per campioni molto piani perpend: Tunnel desideribile a ale variazioni di campionature).

Corrente costante: muovo punta/campione in x-y e z per avere Tunnel=cost e ricostruisco il profilo del campione ⇒ tale oltre variazioni di z.

Parametri software

Feedback gain: guadagno del feedback del