परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी और उसका अनुप्रयोग
परमाणु बल माइक्रोस्कोप एक स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप है जिसे स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप के मूल सिद्धांत से विकसित किया गया है। परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी के उद्भव ने निस्संदेह नैनो प्रौद्योगिकी के विकास को बढ़ावा देने में भूमिका निभाई है। परमाणु बल माइक्रोस्कोप द्वारा दर्शाया गया स्कैनिंग जांच माइक्रोस्कोप सूक्ष्मदर्शी की एक श्रृंखला के लिए एक सामान्य शब्द है जो उच्च-आवर्धन अवलोकन प्रदान करने के लिए नमूने की सतह पर स्कैन करने के लिए एक छोटी जांच का उपयोग करता है। एएफएम स्कैनिंग विभिन्न प्रकार के नमूनों की सतह की स्थिति के बारे में जानकारी प्रदान कर सकती है। पारंपरिक सूक्ष्मदर्शी की तुलना में, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी का लाभ यह है कि यह वायुमंडलीय परिस्थितियों में उच्च आवर्धन पर नमूना सतह का निरीक्षण कर सकता है, और अन्य नमूना तैयारी प्रसंस्करण के बिना, लगभग सभी नमूनों (सतह खत्म करने के लिए कुछ आवश्यकताओं के साथ) के लिए उपयोग किया जा सकता है। नमूना सतह की 3डी छवि प्राप्त की जा सकती है। यह स्कैन की गई 3डी स्थलाकृति छवि पर खुरदरापन गणना, मोटाई, चरण चौड़ाई, ब्लॉक आरेख या कण आकार विश्लेषण भी कर सकता है।
एएफएम कई नमूनों का पता लगा सकता है और सतह अनुसंधान और उत्पादन नियंत्रण या प्रक्रिया विकास के लिए डेटा प्रदान कर सकता है, जो पारंपरिक स्कैनिंग सतह खुरदरापन मीटर और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप द्वारा प्रदान नहीं किया जा सकता है।
1. बुनियादी सिद्धांत
परमाणु बल माइक्रोस्कोप सतह की स्थलाकृति को मापने के लिए डिटेक्शन सैंपल सतह और छोटे जांच टिप के बीच इंटरेक्शन बल (परमाणु बल) का उपयोग करता है।
जांच टिप एक छोटे लचीले ब्रैकट पर होती है, और जब जांच नमूना सतह को छूती है, तो परिणामी इंटरैक्शन को ब्रैकट विक्षेपण के रूप में पता लगाया जाता है। नमूना सतह और जांच के बीच की दूरी 3-4nm से कम है, और उनके बीच पाया गया बल 10-8N से कम है। लेज़र डायोड से प्रकाश ब्रैकट के पीछे केंद्रित होता है। जब कैंटिलीवर बल के नीचे झुकता है, तो परावर्तित प्रकाश स्थिति-संवेदनशील फोटोडेटेक्टर विक्षेपण कोण का उपयोग करके विक्षेपित हो जाता है। फिर एकत्रित डेटा को नमूना सतह की त्रि-आयामी छवि प्राप्त करने के लिए कंप्यूटर द्वारा संसाधित किया जाता है।
संपूर्ण कैंटिलीवर जांच को पीजोइलेक्ट्रिक स्कैनर द्वारा नियंत्रित नमूने की सतह पर रखा जाता है और 0.1nm या उससे कम की चरण चौड़ाई के साथ तीन दिशाओं में स्कैन किया जाता है। आमतौर पर, ब्रैकट का विस्थापन फीडबैक-नियंत्रित Z-अक्ष स्थिर रहता है जबकि नमूना सतह पर विस्तृत स्कैनिंग (XY-अक्ष) की जाती है। जेड-अक्ष मान जो स्कैनिंग प्रतिक्रिया की प्रतिक्रिया है, प्रसंस्करण के लिए कंप्यूटर में इनपुट है, और नमूना सतह की अवलोकन छवि (3 डी छवि) प्राप्त की जाती है।
दूसरा, परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी की विशेषताएँ
1. उच्च रिज़ॉल्यूशन क्षमताएं स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम), और ऑप्टिकल खुरदरापन मीटर से कहीं अधिक हैं। नमूना सतह का त्रि-आयामी डेटा अनुसंधान, उत्पादन और गुणवत्ता निरीक्षण की बढ़ती सूक्ष्म आवश्यकताओं को पूरा करता है।
2. गैर-विनाशकारी, जांच और नमूना सतह के बीच संपर्क बल 10-8N से कम है, जो पिछले स्टाइलस खुरदरापन मीटर के दबाव से बहुत कम है, इसलिए यह नमूना को नुकसान नहीं पहुंचाएगा, और वहां स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में इलेक्ट्रॉन बीम क्षति की कोई समस्या नहीं है। इसके अलावा, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के लिए गैर-प्रवाहकीय नमूनों की कोटिंग की आवश्यकता होती है, जबकि परमाणु बल माइक्रोस्कोपी के लिए ऐसा नहीं होता है।
3. इसका उपयोग अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है, जैसे सतह अवलोकन, आकार माप, सतह खुरदरापन माप, कण आकार विश्लेषण, प्रोट्रूशियंस और गड्ढों की सांख्यिकीय प्रसंस्करण, फिल्म निर्माण की स्थिति का मूल्यांकन, सुरक्षात्मक परत आकार चरणों का माप, समतलता इंटरलेयर इंसुलेटिंग फिल्मों का मूल्यांकन, वीसीडी कोटिंग मूल्यांकन, ओरिएंटेड फिल्म की घर्षण उपचार प्रक्रिया का मूल्यांकन, दोष विश्लेषण, आदि।
4. सॉफ्टवेयर में मजबूत प्रसंस्करण कार्य हैं, और इसके त्रि-आयामी छवि प्रदर्शन आकार, देखने के कोण, प्रदर्शन रंग और चमक को स्वतंत्र रूप से सेट किया जा सकता है। और नेटवर्क, कंटूर लाइन, लाइन डिस्प्ले चुन सकते हैं। छवि प्रसंस्करण, क्रॉस-अनुभागीय आकार और खुरदरापन विश्लेषण, स्थलाकृति विश्लेषण और अन्य कार्यों का मैक्रो प्रबंधन।
