Skanedici zond mikroskopu (SZM) vasitəsilə nümunə səthinin topoqrafiyasının
alınması. Təcrübənin nəticələrinin işlənməsi
Şəkil 1-12. NanoEducator cihazının funksional sxemi
Qarşılıqlı təsir qüvvəsi çeviricisi kimi pyezoelektrik
borunun bir hissəsi pyezovibrator, o biri tərəfi mexaniki rəqsin
çeviricisi kimi istifadə olunur. Pyezovibratora qüvvə çevirici-
sinin rezonans tezliyinə bərabər tezlikli dəyişən elektrik
gərginliyi verilir. Rəqs amplitudu zond-nümunə məsafəsinin
böyük qiymətlərində maksimal olur. Şəkil 1-16-dan göründüyü
kimi rəqs prosesində zond tarazlıq vəziyyətindən A
0
kəmiyyəti
qədər meyl edir. Bu onun məcburi mexaniki rəqs amplituduna
bərabərdir(mkr tərtibində). Bu zaman pyezoelementin ikinci
hissəsində(rəqs çeviricisi) zondun yerdəyişməsinə mütənasib
olan dəyişən elektrik cərəyanı yaranır və deməli cihaz
tərəfindən bu cərəyan qeydə alınır.
Rəqs zamanı zond nümunə səthinə yaxınlaşdıqda zond
nümunəyə toxunmağa başlayır. Bu çeviricinin rəqslərinin
amplitud-tezlik xarakteristikasının(ATX) səthdən uzaqda olar-
kən ölçülmüş ATX ilə müqayisəsinə görə sola tərəf yerinin
dəyişməsinə gətirər. Belə ki, pyezoborunun məcburi rəqslərinin
23
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
tezliyi sabit saxlanılır və sərbəst vəziyyətdəki
0
ω
tezliyinə
bərabər olur, zond səthə yaxınlaşarkən onun rəqs amplitudu
azalır və A-ya bərabər olur. Bu amplitud pyezoborunun ikinci
yarım hissəsində qeydə alınır.
Şəkil 1-13. NanoEductor cihazının universal çeviricisinin
konstruksiyası
Şəkil 1-14. Tunel cərəyanının qeydiyyatı prinsipi
24
Skanedici zond mikroskopu (SZM) vasitəsilə nümunə səthinin topoqrafiyasının
alınması. Təcrübənin nəticələrinin işlənməsi
Şəkil 1-15. Qarşılıqlı təsir qüvvə çeviricisi kimi işlədilən
pyezoelektrik borunun iş prinsipi
Şəkil 1-16. Qüvvə çeviricisinin nümunə səthinə yaxınlaşarkən rəqs
tezliyinin dəyişməsi
Skanedici NanoEducator cihazında istifadə olunan mikro-
dəyişmələri təşkil etmək üsulları pyezolövhəyə yapışdırılmış
səthə metal membranın bütün perimetri boyunca sıxılmasına
əsaslanmışdır(Şəkil 1-17a). İdarəedici gərginliyin təsiri altında
pyezolövhənin ölçülərinin dəyişməsi membranın əyilməsinə
səbəb olur. Kubun üç perpendikulyar tərəfləri üzrə membranlar
yerləşdirilir və onların mərkəzlərini metal istiqamətləndiricilə
birləşdirərək 3 koordinatlı skanedici almaq olar(Şəkil 1-17b).
25
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
2 kubun üzlərinə birləşdirilmiş hər bir 1 pyezoelementi ona
birləşdirilmiş 3 itələyicisini tətbiq olunan elektrik gərginliyin
hesabına x, y və z istiqamətlərdə hərəkət etdirə bilər. Şəkildən
görünür ki, hər üç itələyici bir nöqtədə birləşibdir. Bəzi təqri-
biliyi nəzərə alaq ki, bu nöqtə üç x, y və z koordinatları üzrə
yerini dəyişir. Bu nöqtəyə altlıq-6 və 5-dayağı bərkidilmişdir.
Beləliklə üç asılı olmayan gərginlik mənbəyinin təsiri
nəticəsində nümunə hər üç koordinat üzrə yerini dəyişir.
NanoEducator da nümunənin maksimal yerdəyişməsi 50-70
mkm-dir. Bu skanetmənin maksimal sahəsini təyin edir.
Zondun nümunəyə avtomatik yaxınlaşma mexanizmi (əks
əlaqənin yaranması).
Skanedicinin z oxu üzrə yerdəyişmə diapazonu 10 mkm
təşkil edir, buna görə də skanetmədən əvvəl zondu nümunəyə
bu məsafəyə qədər yaxınlaşdırmaq lazımdır. Bunun üçün
gətirmə mexanizmi var, bu Şəkil 1-18 də verilmişdir. 1 addım
mühərrikinə elektrik impulsu verərkən 3 çevirici burğunu
fırladaraq və 3 plankasını 4 zondu ilə birlikdə 6 skanedicisi ilə
birləşdirilmiş nümunəyə yaxınlaşdırılır və ya uzaqlaşdırılır. Bir
addımının uzunluğu təqribən 2 mkm-dir.
Yaxınlaşma mexanizminin addımı zond və nümunə arasın-
dakı məsafədən xeyli böyük olduğundan skanetmə prosesi vaxtı
zond deformasiyaya məruz qalmasın deyə onun yaxınlaşması
addım mühərrikinin işləməsi ilə eyni zamanda həyata keçirilir
və aşağıdakı alqoritm üzrə skanedici z oxu üzrə yerini dəyişir.
Əks əlaqə sistemi sönür və skanedici qalxır, yəni nümunə
aşağı son vəziyyətə düşür.
1.
Zondun gətirilmə mexanizmi bir addım edir və dayanır.
2.
Əks əlaqə sistemi işə düşür və skanedici yavaşca nümunəni
yuxarıya qaldırır, bu zaman zond-nümunə qarşılıqlı təsirin
yaranması analiz edilir.
3.
Əgər qarşılıqlı təsir yaranmırsa proses 1 punktunda yenidən
təkrar olunur.
26
Skanedici zond mikroskopu (SZM) vasitəsilə nümunə səthinin topoqrafiyasının
alınması. Təcrübənin nəticələrinin işlənməsi
a
a
a
)
)
)
b
b
b
)
)
)
Şəkil 1-17. NanoEducator skanedici cihazının hərəkət prinsipi (a)
və konstruksiyası (b)
Şəkil 1-18. Nümunə səthinə zondun gətirilmə mexanizminin sxemi
Əgər skanedici yuxarı hərəkət edərkən sıfırdan fərqli siqnal
yaranarsa əks əlaqə sistemi skanedicinin yuxarıya hərəkətini
saxlayır və bu səviyyədə qarşılıqlı təsirin qiymətini qeydə alır.
Zondun nümunəyə yaxınlaşması dayandıqda və skanetmə
prosesi baş verdikdə qarşılıqlı təsir qüvvəsinin qiyməti
NanoEducator qurğusunda
Amplitude Suppresion(ampli-
tudın azalması) parametri ilə xarakterizə olunur:
A=A
0
(1 - Amplitude Suppression).
SZM təcrübəsinin aparılması [4]
NanoEducator proqramını çağırdıqdan
sonra kompüterin
ekranında baş pəncərə təsvir olunacaq (Şəkil 1-19). File
27