Pásztázó szondás mikroszkóp fejlesztése
Pásztázó szondás mikroszkóp fejlesztése
Magyarkuti András MSc. II. évf.
Konzulens: Dr. Halbritter András, Fizika Tanszék
A nanofizikai kutatások alapvető vizsgálati módszerei a pásztázó szondás mikroszkópos (Scanning Probe Microscope - SPM) mérések, mára már szerteágazóan sok ilyen módszert fejlesztettek ki. Ezen mérések alapelve, hogy egy szondával, mellyel lokálisan tudunk megmérni valamilyen fizikai mennyiséget végigpásztázunk a minta felületén, így egyfajta térképet készíthetünk a vizsgálandó mennyiség változásáról a mintán. A legelterjedtebb pásztázó szondás mérőrendszerek a pásztázó alagútmikroszkóp (Scanning Tunneling Microscope - STM) és az atomerő mikroszkóp (Atomic Force Microscope – AFM).
Munkám során egy alacsony hőmérsékleten működő, pásztázó szondás mikroszkóp fejlesztésében veszek részt, ami mind STM, mind AFM módban működtethető lesz. Ezzel az eszközzel lehetőség nyílik komplex nanoszerkezetek AFM üzemmódban történő feltérképezésére, majd a vizsgálatok szempontjából érdekes tartományok megtalálása után STM üzemmódban tanulmányozhatók a lokális vezetési tulajdonságok.
A kombinált STM-AFM mikroszkóp szondája egy hangvilla alakú kvarcoszcillátor, melynek egyik ágára van felerősítve a tű. STM módban a minta és a tű közé feszültséget kapcsolva pásztázunk, miközben a tűt a felületre merőleges irányban mozgatjuk úgy, hogy konstans legyen a mért alagútáram. AFM módban a kvarcoszcillátort a rezonanciafrekvenciáján gerjesztjük, a minta atomjai és a tű közötti kölcsönhatásnak köszönhetően a kvarcoszcillátor rezonanciafrekvenciája eltolódik, ezt a frekvenciaeltolódást állandónak tartva pásztázunk végig a felületen [1].
TDK munkám során első lépésként egy szobahőmérsékleten működő prototípus pásztázó alagútmikroszkópot készítettem. A mérés vezérlésére egy nyílt forráskódú pásztázó mikroszkóp vezérlőt, a GXSM [2] programot használom. A jövőben a szobahőmérsékleten működő prototípus tervezése és kivitelezése során gyűjtött tapasztalatokat felhasználva fogjuk elkészíteni az alacsony hőmérsékleten használható berendezést.
Irodalom:
1. Hélène le Sueur: Cryogenic AFM-STM for mesoscopic physics, Thesis (2007).
2. P. Zahl, T. Wagner, R. Möller and A. Klust: Open source scanning probe microscopy control software package Gxsm, J. Vac. Sci. Technol. B 28 (2010).
szerző
-
Magyarkuti András Dr.
fizika
nappali
konzulens
-
Dr. Halbritter András
tanszékvezető, egyetemi tanár, Fizika Tanszék