16. Zondli Nanoelektronika. Skanlovchi zondli mikroskopiyaning umumiy tamoyillari. Skanlovchi tunnel mikroskopi (stm). Stmning tadqiqotlarda qo‘llanilishi

2 -rasm
Hozirgi davrda zamonaviy atom kuch mikroskopiyasi butun dunyoda turli tadqiqotlarni olib borishda keng miqyosda qo‘llanilmoqda. Masalan u biologiyada viruslarni, hujayralarni, genlarni o‘rganishda qo‘llanilib, unga juda katta umidlar bog‘lanmoqda. Bundan tashqari AKM ni texnologiyada qo‘llash ham juda istiqbolli yo‘nalish ekanligi ta’kidlanmoqda. Masalan, AKM litografiyada - sirtni mexanik tarzda tirnash uchun ham, tig‘ni potensial berib, tig‘ tagidagi sirtni oksidlantirish uchun ham ishlatilmoqda. Bu esa skanlovchi zondli mikroskopiyaning nanolitografiya talablari uchun qo‘llashda keng imkoniyatlari borligidan dalolat beradi.
Skanlovchi atom–kuch mikroskopii (AKM) birinchi marta G. Binning (STM mualliflaridan biri) va uning xodimlari tomonidan 1986 yilda yaratilgan edi. AKM xuddi STM singari skanlovchi zondli mikroskop bo’lib hisoblanadi. STMlarni ishlab chiqarishdayoq sirtga yaqin joylashgan zond bilan sirt o’rtasida nisbatan katta kuchlar mavjud bo’lishi ma’lum bo’lib qoldi. AKMda zondning sirt bilan o’zaro ta’siri signal olish uchun foydalaniladi. Umuman olganda zondli atom kuch mikroskopi har qanday o’zaro ta’sirlar: atomlar orasidagi, elektr, magnit, issiqlik va h.k.lar asosida ishlay oladi. Hozirgi paytda AKMlarining xar xil ta’sirlar asosida ishlaydigan turlari mavjud. Eng ko’p tarqalgan AKMlarida atomlar orasidagi o’zaro tortishish va itarishish kuchlaridan foydalaniladi. Biz aynan shunday AKMn qarab chiqamiz. Atomlar orasidagi o’zaro t’sir kuchlariga asoslanib ishlaydigan AKMlarida taglikning elektr o’tkazuvchanligi rol o’ynamaganligi uchun nafaqat o’tkazuvchan materiallarda, balki dielektriklarda, organik va biologik ob’ektlarda ham o’lchashlar o’tkazish mukin va shu tufayli AKM STMga qaraganda universalroq bo’lib u turli tadqiqotlarda qamda nanotexnologiyada nisbatan kengroq qo’llanilmoqda.
AKMning ishlash tamoyili 38 - rasmdan foydalanib tushintirish mumkin. Namuna (1) (38, a – rasm) sirti zond (2) bilan skanlanadi. Zond deformatsiyaga juda sezgir bo’lgan va kantilver deb ataluvchi konsolga (3) mahkamlanadi. Kantilver asosi esa uch koordnatali p’ezoskanerga (4) mahkamlangan bo’ladi. Kantilverning kontaktli, kontaktsiz va yarim kontaktli kabi uchta ish maromidan foydalaniladi.

2 – rasm. AKM zond datchigining va kantilver (a) egilishini optik qayd qilish sxemasi. Atomlar orasidagi o’zaro ta’sir kuchining zond va sirt o’rtasidagi masofa z ga bog’liqligi.

Kontkat ish maromi. 2, b – rasmda atomlar orasidagi o’zaro ta’sir kuchining zond uchi va sirt o’rtasidagi masofa z ga bog’liqligi keltirilgan. Zond uchi sirtga yaqinlashganda ular o’rtasida tortishish vjudga keladi. Bunda masofaning kamayishi bilan tortishish kuchi ortadi (2, b – rasmdagi 2 - soha).