Эксперимент. Для проведения эксперимента по отработке технологии заточки вольфрамовых зондов по ступенчатой технологии сначала было произведено схематическое разбиение

Для проведения эксперимента по отработке технологии заточки вольфрамовых зондов по ступенчатой технологии сначала было произведено схематическое разбиение поворотной ручки микрометрического винта 2 (рис.1,а) на четыре сектора, показанное на рис. 3. Далее изготавливалась заготовка вольфрамового зонда в соответствии с [2], после чего осуществлялся процес формирования острия.

Рис. 3 Схематическое изображение разбиения поворотной ручки микрометрического

винта на четверти.

а) б) в) г) д) е)

Рис.4 Схема изготовления СТМ зонда методом ступенчатого травления:

а – погружение вольфрамовой заготовки зонда; б, в, г, и д – травление 1й, 2й, 3й и 4й ступеней, соответственно; е – падение отрывающейся части заготовки, травление завершено.

Для заточки зонда необходимо вставить датчик с зондом в УТИ и навесить каплю раствора KOH (8,3%) на кольцо из нихромовой проволоки. Затем, вращая винт, погрузить зонд в электролит на глубину 10 мм, относительно подвешенной капли. Одновременно включив источник переменного электрического напряжения и цифровой секундомер, произвести формирование острия зонда по следующим этапам (схема проведения этапов травления отображена на рис. 4):

Этапы травления острия зонда:

1-й этап (получение 1-й ступени): Время травления 5 секунд - поворот винта на четверть оборота (рис. 4,б);

2-й этап (получение 2-й ступени): Время травления 5 секунд - поворот винта на четверть оборота (рис. 4,в);

3-й этап (получение 3-й ступени): Время травления 7 секунд - плавный поворот винта на четверть оборота (рис. 4,г);

4-й этап (получение 4-й ступени): Время травления 8 секунд - плавное перемещение винта на четверть оборота (рис.4, д) с ожиданием отрыва нижней части зонда (рис.4,е).

Результаты последующего сканирования поверхности никелевой матрицы компакт диска на СЗМ NanoEducator в СТМ режиме (рис. 5) показали, что при уменьшении области скана зонд имеет достаточно высокую разрешающую способность, выраженную в высоком качестве отображения поверхности исследуемого образца.

а) б)

в) г)

Рис.5 СТМ изображение никелевой матрицы компакт диска, размером:

а) – 30х30 мкм; б) – 10х10 мкм; в) – 5х5 мкм; г) – 1,8х1,8 мкм.

Конструкция держателя зонда СТМ головки (рис.6,а) и применение дополнительного приспособления (рис.6,б), позволило использовать УТИ при формировании вольфрамовых зондов для СЗМ Solver P47H и дало возможность дальнейшего определения качества острия зонда с помощью проведения I(z) спектроскопии.

а) б)

Рис.6 Изображение держателя зонда СТМ головки СЗМ Solver P47H (а).

Дополнительное приспособление к УТИ, используемое при заточке СТМ зондов для СЗМ Solver P47H (б).

Полученная I(z) зависимость, приведенная на рис.7, показала падение туннельного тока до половины уже на уровне Z<2 ангстрем от поверхности, что говорит о хорошем качестве острия зонда.

Рис.7 Вид зависимости I(z) для зонда, полученного методом

четырехступенчатой заточки.

Далее с помощью сформированного зонда было получено атомарное разрешение в СТМ режиме на поверхности высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ), приведенное на рис. 8.