SU1564702A1 - Сканирующий туннельный микроскоп - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электронным приборам, предназначенным дл  исследовани  физических свойств поверхностей твердых тел с разрешающей способностью пор дка размеров атома. Цель изобретени  - упрощение конструкции сканирующего туннельного микроскопа - достигаетс  путем более простой кинематической схемы перемещений подвижных элементов - стержней узлов позиционировани  образца и иглы. Микроскоп содержит станину, в ребрах которой закреплены по периметру дискообразные биморфные пьезоэлементы с центральными отверсти ми, в которых установлены подвижные стержни. Оси стержней взаимно перпендикул рны. Держатель иглы ориентирован перпендикул рно стержню и расположен между биморфными пьезоэлементами узла позиционировани  иглы. Электроды управлени  этих пъезоэлементов выполнены в виде двух изолированных полуколец. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к электронным приборам, предназначенным дл  исследовани  физических свойств поверхностей твердых тел с разрешающей способностью пор дка размерав атома, и может быть использовано при разработке и производстве субмикроскопических элементов микроэлектроники,,

Цель изобретени  - упрощение конструкции сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) за счет более простой кинематической схемы перемещени  подвижных элементов узлов позиционировани  образца и иглы.

На фиг.1 показан СТМ, общий вид; на фиг.2 - биморфный пьезоэлсмент

(БПЭ) узла позиционировани  иглы; на фигоЗ - сечение указанного БПЭ; на фиг.4 и 5 - характер деформации этого БПЭ дл  разных вариантов выбора пол рности питающего напр жени .

Основу СТМ составл ет станина 1 (фигоi),включающа  два продольных ребрз 2, жестко соединенные в нижней части двум  поперечными ребрами 3„ В верхней части продольных ребер 2Ь а также в поперечных ребрах выполнены круглые окна, в которых закреплены по периметру дискообразные БПЭ I- и 5 В центральных отверсти х БПЭ 5 установлены втулки 6, в которых жестко установлен стержень 7 узСП

О Јь J

О

ю

ла позиционировани  образца0 На торце этого стержн  расположен образец 8

В центральных отверсти х BID 4 установлены аналогичные втулки 6, в которых установлен стержень 9 узла позиционировани  иглы. В середине стержн  9 установлен держатель 10 иглы, острием направленной к образцу.

БПЭ 4 содержит (фиг02,3) мембра- |Ну 11, представл ющую собой тонкий металлический диск с центральным от- верстием0 К обеим сторонам мембраны |приклеены пьезокерамические кольца 12 На внешней поверхности этих колец расположены электроды 13, выполненные в виде двух изолированных друг от друга полуколец

Микроскоп работает следующим образом

Подведение иглы осуществл етс  перемещением стержн  9 вдоль его оси (выбор координаты X) и его поворотом вокруг оси (выбор координаты Y)0 Затем устанавливают туннельный контакт между образцом 8 и иглой, перемеща  стержень 7 вдоль его оси (ось Z), Перемещение стержней 9 и 7 осуществл ют , например, внешним манипул тором. После достижени  туннельного контакта между иглой и образцом производ т сканирование иглы относительно поверхности образца

Дл  этого на одну из противоположных пар электродов 13 каждого из БПЭ 4 подают сумму двух пилообразных напр жений строчной и кадровой разверток , а на другую пару электродов 13 подают разность этих напр жений . При этом период строчной разве ки в п раз меньше периода кадровой развертки, где п - число строк в каре о Таким образом, напр жени  строчной развертки на всех электродах 13

0

5

0

,. 5

0

35

Тем самым БПЭ 4 перемещают стержень 9 с иглой вдоль оси Х„ Напр жени  же кадровой развертки на противоположных парах электродов 13 имеют разный знак, Поэтому под одной из пар этих электродов БПЭ прогибаетс  в одну, а под другой парой - в противоположную сторону . В результате центральна  часть пьезоэлемента поворачиваетс  относительно исходного положени  на некоторый угол (фиг.5) и посредством втулок 6 БПЭ 4 изгибают стержень 9 в плоскости X,Y. Благодар  изгибу центральна  часть стержн  9 вместе с иглой перемещаетс  в направлении оси Y.

При сканировании иглы БПЭ 5 перемещают образец 8 вдоль оси Z под действием сигнала обратной св зи, поддерживающего , посто нный туннельный ток между образцом и иглой и, тем самым , поддерживают посто нное рассто ние между ними в процессе сканировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Сканирующий туннельный микроскоп, содержащий станину, узлы позиционировани  образца и установленной в держателе иглы, выполненные в виде подвижных стержней, жестко и соосно установленных в центральных отверсти х дискообразных биморфных пьезоэлементов, закрепленных по периметру в ребрах станины и снабженных электродами управлени , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции , каждый из стержней установлен в двух биморфных пьезоэлементах, при этом оси стержней взаимноперпендику- л рны, а держатель иглы ориентирован перпендикул рно стержню и расположен

   имеет один знак и под его воздействи- д5 межДУ биморфнымц пьезоэлементами уз- ем БПЭ прогибаетс  так, что его цент- ла позиционировани  иглы, электроды ральна  часть перемещаетс  вдоль оси -которых выполнены в виде двух иэоли- относительно наружного кра  (сЬиг04)срованных полуколец,,

   2

   Фиг. 2

   //

   Ц0

   + U 0

   Редактор А.Долинич

   Составитель В0Гаврюшин

   Техред М.Дидык Корректор О.Ципле

   Заказ II64

   Тираж 400

   ВНИИПИ Государственного ко: штета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

   /У I

   /JЯ 12

   flt/г.З

   ф+Lt

   фиг Л

   4-U

   Подписное