MỤc lục I. TỔng quan về MÀng hóa dùng làm cảm biến khí (trang 1)
tải về 7.74 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- Ưu, nhược điểm của phương pháp AFM
- Phổ kế điện tử Auger (AES)
- Hiệu ứng Auger
- Lắp đặt hệ đo: gồm
Nguyên lý hoạt động: Kính hiển vi lực nguyên tử sử dụng một photodetector mà trong đó đầu dò được gắn vào phí dưới của một cần quét phản xạ. Một tia laser được chiếu vào mặt phản xạ của cần quét. Khi đầu dò quét lên bề mặt mẫu,sẽ xuất hiện lực giữa đầu dò và bề mặt mẫu, do sự mấp mô của bề mặt, cần sẽ rung động theo phương thẳng đứng và chùm laser phản xạ trên cần quét sẽ bị xê dịch tương ứng với rung động đó. Đặc trưng dao động của chùm laser phản xạ sẽ được hệ thống photodetector ghi lại và chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu điện được xử lý và diễn giải theo chiều cao z đặc trưng cho tính chất địa hình của mẫu. Qúa trình hồi tiếp khác nhau về tín hiệu giữa cảm biến quang học, qua xử lý của phần mềm máy tính, cho phép duy trì ở chế độ lực không đổi hay chế độ độ cao không đổi trên bề mặt mẫu.Ảnh AFM được điều chỉnh ba chiều hoặc hai chiều theo phần mềm máy tính. Độ gồ ghề bề mặt của màng được xác định bởi: Độ gồ ghề trung bình: 
Phổ thu được chính là phổ phân bố lực theo khoảng cách.Các phổ này cung cấp nhiều thông tin về cấu trúc nguyên tử của bề mặt cũng như các liên kết hóa học khác. Máy có thể đo được ở nhiều chế độ khác nhau: + Chế độ tiếp xúc (contact mode): mũi dò tiếp xúc mẫu và được kéo lê trên bề mặt mẫu và cho ảnh địa hình. Lực tương tác lúc này là lực đẩy, khoảng 10-9N.Nhược điểm của phương pháp này là dễ phá hủy mẫu và mũi dò, hình ảnh dễ bị méo(nhiễu) do lớp vật chất hấp thụ trên bề mặt mẫu làm nhiễu lực đẩy. Chỉ có thể khắc phục khi AFM làm việc trong môi trường chân không cao. 
Hình 2: chế độ tiếp xúc + Chế độ không tiếp xúc (non-contact mode): đầudò luôn giữ ở một khoảng cách rất nhỏ ngay sát bề mặt mẫu (10-15nm), sự thay đổi độ lệch của lò xo là do thay đổi lực hút sẽ được ghi nhận và tạo ảnh ba chiều trên bề mặt mẫu. Nhược điểm của chế độ này là lực hút quá yếu và đầu dò phải đặt sát bề mặt mẫu nên dễ bị kéo xuống bề mặt mẫu do lực căng bề mặt của những lớp khí hấp thụ trên bề mặt mẫu. Hình ảnh có độ phân giải kém và dễ bị sai lệch. 
Hình 3: chế độ không tiếp xúc + Chế độ tapping: Trong chế độ này đầu dò gõ lên bề mặt mẫu với năng lượng đủ lớn được tiến hành bằng cách cho mũi dò tiếp xúc bề mặt mẫu sau đó mũi dò được nâng lên để tránh cào xước bề mặt mẫu. Chế độ này tránh được sự kéo lê đầu dò trên bề mặt mẫu,cào xước mẫu, cũng tránh được lực bám dính giữa mẫu và mũi dò, tránh được nhiễu ảnh do những lớp chất lỏng bám trên bề mặt mẫu. 
Hình 4: chế độ tapping 
Hình 5: sự biến đổi lực tương tác giữa mũi dò và bề mặt mẫu theo khoảng cách. Ưu, nhược điểm của phương pháp AFM: Phương pháp AFM có thể khảo sát mẫu rất mỏng, bởi vì ảnh tạo bởi phương pháp này là do lực nguyên tử của lớp ngoài cùng là chính. Bán kính mũi dò thường nhỏ hơn 400A0. Đo được cả vật liệu dẫn điện và không dẫn điện. Không đòi hỏi môi trường chân không cao. Mẫu chuẩn bị đơn giản, cho thông tin hình ảnh đầy đủ hơn phương pháp SEM. AFM cung cấp những phép đo độ cao trực tiếp về địa hình của mẫu và những hình ảnh khá rõ ràng về những đặc trưng bề mặt mẫu (không cần lớp bao phủ mẫu)
_ AFM quét ảnh trên một diện tích hẹp (tối đa đến 150 micromet). _ Tốc độ ghi ảnh chậm do hoạt động ở chế độ quét. _Chất lượng ảnh bị ảnh hưởng bởi quá trình trễ của bộ quét áp điện. _Đầu dò rung trên bề mặt nên kém an toàn, đồng thời đòi hỏi mẫu có bề mặt sạch và sự chống rung.
Phổ kế điện tử Auger (AES): Là kỹ thuật phân tích dựa vào hiệu ứng Auger. Được phát khám phá ra bởi Pierre Auger vào năm 1925 trong khi ông đang làm việc với tia X . Ứng dụng cơ bản của kỹ thuật này là nó có độ nhạy cao đối với các phân tích hóa học ở miền 5-20A0 gần bề mặt.Tốc độ thu nhận dữ liệu nhanh chóng,có thể nhận biết tất cả các nguyên tố có Z≥3,độ phân giải cao.Kỹ thuật naỳ được phát triển vào năm 1960 khi kỹ thuật buồng chân không cao có thể mua được về phương diện thuong mại. Hiệu ứng Auger: Khi chiếu một chùm điện tử sơ cấp (3-10keV) đến bề mặt mẫu thì điện tử ở lớp sâu bên trong của nguyên tử sẽ bị kích thích và bứt ra khỏi nguyên tử để lại một lỗ trống. Lỗ trống này sẽ bị các điện tử ở lớp ngoài lấp đầy.Qúa trình điện tử chuyển từ nơi có năng lượng cao đến nơi có năng lượng thấp có thể xảy ra hai quá trình: + Sự dịch chuyển này sẽ phát ra bức xạ tia X có năng lượng bằng hiệu hai mức năng lượng này. + Điện tử sau khi dịch chuyển xuống nơi có năng lượng thấp không phá ra bức xạ mà nhường năng lượng cho điện tử ở cùng phân lớp.Nếu năng lượng này đủ lớn thì điện tử này sẽ bứt ra khỏi nguyên tử. Các điện tử bứt ra này gọi là điện tử Auger.  
Hình6 : mô tả quá trình phát điện tử Auger. EAuger = EK –EL1 –EL3
Lắp đặt hệ đo: gồm + Buồng chân không cao UHV:giảm sự hấp thụ khí trên bề mặt của màng + Súng bắn chùm điện tử :thường sử dụng dòng tia có cường độ 10-9-5.10-6A + Máy phân tích năng lượng điện tử : chức năng của một máy phân tích năng lượng điện tử là phân tán các điện tử thứ cấp phát ra từ mẫu theo năng lượng của chúng.Một máy phân tích có thể là từ hoặc điện.Bởi vì các điện tử chịu ảnh hưởng của từ trường phân tán (bao gồm cả từ trường trái đất) nên cần thiết phải hủy các từ trường này bên trong buồng phân tích đóng kín bằng cách sử dụng kim loại khử từ Mu (hợp kim thép-sắt). Thường sử dụng gương phân tích hình trụ (CMA), gồm hai gương trụ đồng trục, với thế âm (V) áp vào gương trụ ở bên ngoài (bán kính r2), và thế nối đất áp vào gương trụ ben trong (bán kính r1).Mẫu và detector được đặt dọc theo trục thường của gương trụ, những điện tử bức xạ ra từ mẫu nghiêng 1 góc α so với trục của máy phân tích sẽ được lái vào khẩu độ phía trong gương trụ.Chỉ có các điện tử có năng lượng xác định E0 mới được uốn cong bởi thế ngoài của gương trụ để đi vào khẩu độ thứ hai và hội tụ trên trục gương.Ở đây chúng đi qua một detector.Điều kiện hội tụ chùm điện tử: 
Trong đó e:độ lớn điện tích điện tử; K là 1 hằng số.Khi α=42018’ thì K=1.31 + Detector điện tử: -Detector đơn kênh -Detector đa kênh + Hệ thống thu nhận và phân tích dữ liệu  
Hình 7 : sơ đồ cấu tạo AES Каталог: Cao%20hoc%20quang%20dien%20tu -> Semina%20tren%20lop Semina%20tren%20lop -> BÀi tập quang phổ laser trên lớp cao học quang đIỆn tử K18 Bài 1 tải về 7.74 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|