Laboratoriya işi № Skanedici zond mikroskopu(szm) vasitəsilə nümu

“Nanotexnologiyadan laboratoriya  işləri”. Dərs vəsaiti  

 

qradiyenti kontakt itələmə qüvvələrinin təsirindən zəifdir. Buna 

görə  də qarşılıqlı  cəzbetmə qüvvəsinin aşkarlanması üçün 

modulyasiya üsulu istifadə olunur. Bunun üçün pyezovibra-

torun köməyi ilə şaquli istiqamətdə kantileverin müəyyən rezo-

nans tezlikdə  rəqsi baş verir. Nümunənin səthindən uzaqda 

kantileverin rəqs amplitudunun qiyməti maksimal olsun. Cəzb-

etmə qüvvəsinin qradiyentinin təsiri nəticəsində zond səthə 

yaxınlaşarkən kantileverin rəqsinin rezonans tezliyi dəyişir, bu 

zaman onun rəqs amplitudu azalır. Bu amplituda fotodetektorun 

yuxarı  və  aşağı yarım hissəsinin işıqlanmasının dəyişməsinə 

nəzərən optik sxemin köməyi ilə qeyd olunur. 

 

Şəkil 1-3. Qüvvə sensorun sxemi 

 

Yarım kontakt üsulunda, həmçinin qarşılıqlı təsir qüvvəsini 

ölçmək üçün modulyasiya metodu tətbiq olunur. Yarım kontakt 

rejimində zond qismən nümunənin səthinə toxunur, bu zaman 

zond həm cəzbetmə oblastında, həm də itələmə oblastında 

növbə ilə olur. 

Qarşılıqlı təsir qüvvəsini aşkarlamaq üçün daha sadə üsullar 

da mövcuddur. Bu zaman yaranan qarşılıqlı  təsir qüvvəsinin 

birbaşa elektrik siqnalına çevrilməsi baş verir. Belə üsullardan 

biri pyezoeffektdən istifadə etməkdir, bu zaman qarşılıqlı təsir 

nəticəsində pyezomaterialın əyilməsi, elektrik siqnalının yaran-

masina səbəb olur. 

 

 

 

12

---

Skanedici zond mikroskopu (SZM) vasitəsilə nümunə  səthinin topoqrafiyasının 

alınması. Təcrübənin nəticələrinin işlənməsi  

 

 

 

     Pyezoelekrik mühərrik. Skanedicilər.   

SZM-də çox kiçik məsafələrdə iynənin yerdəyişməsinə 

nəzarət etmək üçün pyezoelektrik mühərrikdən istifadə olunur. 

Bu pyezoelektrik mühərrik hərəkət etməyən tədqiq olunan nü-

munəyə  nəzərən zondun yerdəyişməsini və ya zonda nəzərən 

nümunənin yerdəyişməsini təmin edir, nəticədə zond mexaniki 

skan edir. 

Müasir SZM-də  tətbiq olunan əksər pyezoelektrik mühər-

riklərin işi, əks pyezoeffektdən istifadə olunmasına əsaslanır ki, 

bu elektrik sahəsinin təsiri nəticəsində pyezomaterialın ölçüləri-

nin dəyişməsi ilə bağlıdır. SZM-də  tətbiq olunan əksər pyezo-

keramik materialın tərkibi müxtəlif  əlavələr daxil olan 

Pb(ZrTi)O

3

 (qurğuşun sirkonat-titanat)-dir [6].  

Bir ucu bərkidilmiş pyezolövhənın uzanması 

31

d

h

U

l

=

Δ

 

ifadəsi ilə  təyin olunur. Burada, l  - lövhənın uzunluğu,  h  - 

lövhənın qalınlığı, U-pyezolövhənın uclarında bərkidilmiş elek-

trodlara tətbiq olunan elektrik gərginliyi, 

-materialın pyezo-

moduludur. 

31

d

Hal-hazırda pyezokeramik mühərriklər müxtəlif növ və for-

malarda istehsal olunur. Hər birinin 0,1-dən 300nm/V interva-

lında özünün unikal pyezomodulu olur. Belə ki, 0,1nm/V geniş-

lənmə əmsalına malik keramikaya 100mV gərginlik tətbiq olu-

narkən 0,1

o

A

 qədər yerdəyişmə almağa imkan verir. Bu da 

atom ölçüsündə ayırdetməyə imkan verir. Böyük diapazonda 

skanetmə almaq üçün pyezomodulun qiyməti böyük olan 

pyezokeramikalardan istifadə olunur. 

Həm nümunənin müstəvi səthi üzrə x, y həm də  şaquli 

istiqamətdə z zondun yerdəyişməsini təmin edən  pyezokera-

mik konstruksiyalar skanedicilər adlanır. Bir neçə növ skanet-

mə cihazları mövcuddur. Ən çox yayılmış “üç ayaqlı” və 

“boru” şəkilli skanedici cihazlardır (Şəkil 1-4). 

 

 

 

13

---

“Nanotexnologiyadan laboratoriya  işləri”. Dərs vəsaiti  

 

 

Şəkil 1-4. Skanetmə cihazların əsas konstruksiyaları: 

a)

 

üç ayaqlı;  b)  boru səkilli 

 

Üç ayaqlı skanedicinin üç koordinat üzrə  hərəkətinin orto-

qonal strukturda yerdəyişməsini üç asılı olmayan pyezokera-

mikalar təmin edir. 

Boru şəkilli skanedicinin işi bilavasitə pyezoelektrik borula-

rin x, y müstəvisində (laterial) əyilməsi, z oxu boyunca isə 

uzanması və ya qısalması hesabına mümkün olur. Pyezoelektrik 

boruların x və y istiqamətlərində yerdəyişməsinin idarə olun-

ması üçün boruların səthi üzərində seqment şəklində dörd 

elektrod yerləşdirilir(Şəkil 1-4b). x istiqamətində pyezoborunun 

əyilməsi üçün, +x istiqamətində keramikaya verilmiş gərginlik 

nəticəsində onun  bir tərəfinin uzanması lazımdır. Eyni prinsip 

y istiqamətində hərəkətin əmələ gəlməsi üçün istifadə olunur. x 

və y istiqamətlərində yerdəyişmə, verilən gərginliklə  və boru-

nun uzunluğunun kvadratı ilə mütənasibdir. z istiqamətində 

hərəkət borunun mərkəzində yerləşmiş elektroda verilən 

gərginlik nəticəsində baş verir. Bütün bunlar borunun uzunluğu 

və  tətbiq olunan gərginliklə mütənasib olaraq bütün boruların 

uzanmasına gətirib çıxarır.  

SZM-lə  səthin skan edilməsi prosesi televizorun elektron-

şüa borusunda ekran üzrə elektron şüasının hərəkətinə oxşayır. 

Zond  əvvəlcə  xətt(sətirlər) boyunca düzünə  və  həmin xətt 

 

 

 

14

---

Skanedici zond mikroskopu (SZM) vasitəsilə nümunə  səthinin topoqrafiyasının 

alınması. Təcrübənin nəticələrinin işlənməsi  

 

 

 

boyunca  əks istiqamətdə (sətrin  əksinə) hərəkət edərək, sonra 

növbəti sətrə (kadr hissəsinə) keçir. Generator tərəfindən 

verilən (adətən,  ədədi-analoq çeviricisi) mişarvarı  gərginliyin 

təsiri nəticəsində skanedicinin köməyi ilə kiçik addımlarla 

zondun hərəkəti baş verir. Zondun düzünə  hərəkəti zamanı 

tədqiq olunan səthin relyefi haqqında məlumat qeydə alınır.  

 

Şəkil 1-5. Skanetmə prosesinin sxematik şəkli 

 

Skanetmədən əvvəl seçilən əsas parametrlər bunlardır: 

-

 

Skanetmənin ölçüsü; 

-

 

Skanetmənin addımı 

Δ

-nı təyin edən, 

 və 

xəttləri üzrə 

nöqtələrin sayı; 

x

N

y

N

-

 

Skanetmənin sürəti. 

Tədqiq olunan obyekt haqqında tədqiqatçının ilkin məlu-

matları əsasında skanetmənin parametrləri seçilir (səthin xarak-

teristik xüsusiyyətlərinin ölçülərini nəzərə almaqla).  

Skanetmənin ölçülərini seçərkən nümunənin səthi haqqında 

tam məlumat əldə etmək zəruridir, yəni nümunə səthinin xarak-

teristik xüsusiyyətləri haqqında geniş  məlumat olmalıdır. 

Məsələn periodu 3 mkm olan difraksiya qəfəsini skan etmək 

üçün, heç olmasa bir neçə period haqqında təsəvvür olmalıdır, 

yəni skanetmənin ölçüsü 10-15mkm olmalıdır.  Əgər tədqiq 

olunan obyektin xarakteristik xüsusiyyətlərinin səth üzrə yer-

ləşməsi bircinsli deyilsə, onda kifayət qədər dəqiq qiymətlən-

 

 

 

15

---