Сканирующий туннельный микроскоп

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 37/г(я) Н ьф 1 В"1С САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с разрешающ змеров атом хносен тверд собностью пор в дка упрощение конструк уннельного микроско утем более простой мы перемещений подстержней узлов поазца и иглы, Микроину, в ребрах кото- периметру диско- пьезоэлементы с стиями, в которых ктрическии ей в преде лучше нано ных исслед ные стержни, Ос ерпендикулярны. ентирован перп расположен ме ементами узла Электроды управпе ентов выполнены в анных полуколец.,ендижду пози(о стерж куляр бимор ными пьезоэлования иглыих пьезоэлевух изолиро ционният вид Изобретение относится ектрон риборам, пре дования физи остей твердь бностью поря ет быть испо назначеннь ны ис слеверхиспо сои мог ческих своиств п х тел с разрешающеидка размеров атома,льзовано при раэратве субмикроскопичеси производ лементов ми ель иэобрете кции сканиру скопа (СТМ) кинематическ жных злеме к оэлектроники.я - упрощение коего туннельного х труми кройодвован за счет й схемы более просперемещения . в позииионитов узлоиглы.и СТМ, общий вй пьезоэлемент ия образца и фиг.1 показа г.2 - биморфньГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(71) Институт физических проблем АН СССР и Институт проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов АН СССР(56) Скайр, Тил. Пьезоэлепредметный столик с подачлах 50 мкм и разрешениемметра, - Приборы для научваний, 1978, В 12, с.137.Авторское свидетельство СССР ф 1453475 э кл, Н 01 3 371261 1987 а (54) СКАНИРУЮЩИЙ ТУННЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОП(57) Изобретение относится к электронным приборам, предназначенным дл исследования физических свойств по Цель изобретения - ции сканирующего т па - достигается и кинематической схе вижных элементов - зиционирования обр скоп содержит стан рой закреплены по образные биморфные центральными отвер установлены подвиж стержней взаимно г Держатель иглы ори(БПЭ) узла позиционирования иглы; на фиг, 3 - сечение указанного БПЭ; на фиг,4 и 5 - характер деформации это" го БПЭ для разных вариантов выбора полярности питающего напряженияОснову СТМ составляет станика 1 (Фиг.1),включающая два продольных ребра. 2, жестко соединенные в нижней части двумя поперечными ребраьп 3. В верхней части продольных ребер 2, а также в поперечных ребрах выполнены круглые окна, в которых закреплены по периметру дискообразные БПЭ 4 и 5, В центральных отверстиях БПЭ 5 установлены втулки 6, в которых жестко установлен стержень 7 узла позиционирования образца, На тор,це этого стержня расположен образец 8.В центральных отверстиях БПЭ 4 установлены аналогичные втулки 6, в которых установлен стержень 9 узла позиционирования иглы. В середине стержня 9 установлен держатель 10 иглы, острием направленной к образцу.БПЭ 4 содержит (фиг,2,3) мембрану 11, представляющую собой тонкий металлический диск с центральным отверстием, 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. 20Подведение иглы осуществляется ,перемещением стержня 9 вдоль его оси (выбор координаты Х) и его поворотом вокруг оси (выбор координаты У). Затем устанавливают туннельный контакт 25 между образцом 8 и иглой, перемещая стержень 7 вдоль его оси (ось Е), Перемещение стержней 9 и 7 осуществляют, например, внешним манипулятором. После достижения туннельного контакта между иглой и образцом производят сканирование иглы относительно поверхности образца.Дпя этого на одну из противоположных пар электродов 13 каждого из БПЭ 4 подают сумму двух пилообразных35 напряжений строчной и кадровой разверток, а на другую пару электродов 13 подают разность этих напряжений, При этом период строчной разверто ки в и раз меньше периода кадровой развертки, где и - число строк в кадре. Таким образом напряжения строчной развертки на всех электродах 13 имеет один знак и под его воздействи ем БПЭ прогибается так, что его центральная часть. перемещается вдоль оси относительно наружного края (фиг,4),Тем самым БПЭ 4 перемещают стержень 9 с иглой вдоль оси Х, Напряжения же кадровой развертки на противоположных парах электродов 13 имеют разный знак, Поэтому под одной из пар этих электродов БПЭ прогибается в одну, а под другой парой - в противоположную сторону. В результате центральная часть пьезоэлемента поворачивается относительно исходного положения на некоторый угол (фиг.5) и посредством втулок 6 БПЭ 4 изгибают стержень 9 в плоскости Х,У, Благодаря изгибу центральная часть стержня 9 вместе с иглой перемещается в направлении оси У.При сканировании иглы БПЭ 5 перемещают образец 8 вдоль оси Е под действием сигнала обратной связи, поддерживающего постоянный туннельный ток между образцом и иглой и, тем самым, поддерживают постоянное расстояние между ними в процессе сканирования,формула изобретенияСканирующий туннельный микроскоп, содержащий станину, узлы позиционирования образца и установленной в держателе иглы, выполненные в виде подвижных стержней, жестко и соосно установленных в центральных отверстиях дискообразных биморфных пьезоэлементов, закрепленных по периметру в ребрах станины и снабженных электродами управления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, каждый из стержней установлен в двух биморфных пьезоэлементах, при этом оси стержней взаимноперпендикулярны, а держатель иглы ориентирован перпендикулярно стержню и расположен между биморфными, пьезоэлементами узла позиционирования иглы, электродыкоторых выполнены в виде двух изолированных полуколец.1564702 Составитель В. Гаврюши Техред М,Дидык К Редактор А.Долини ректо е Заказ 1164 Тираж 400 Подписное НТ СССР Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 В Производственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгород, ул, Гагарина,