In the paper we adopt the analytical Landau - Ginzburg - Devonshire theory to describe the ferroelectric domain structure formation using Scanning Probe Microscopy. We calculate the effective local piezoresponse of the domain structure within the decoupling approximation using the conventional relation between piezoelectric tensor components and the spontaneous polarization vector. The depth profile of the polarization distribution was derived from the nonlinear Landau - Ginzburg - Devonshire equation. We demonstrate that depending on the material parameters such as the intrinsic domain wall width and probe apex geometry, the shape of the nucleating nanodomains induced by the probe can be either oblate or prolate. The derived analytical expressions for the polarization redistribution caused by the biased probe are valid for both first and second order ferroelectrics.

Проаналізовано шляхи підвищення швидкодії формування освітлювального растра в сканувальному телевізійному оптичному мікроскопі. Растр формується за допомогою цифро-аналогового методу з використанням прецизійного перетворювача напруга-струм (ПНС). Широкі функціональні можливості мікроскопа за рахунок формування растра змінних розмірів, змінної роздільної здатності та зміщення зменшеного растра в довільну точку екрана електронно-променевої трубки вимагають контролювати час виведення світного сканувального променя в точку з заданими координатами та заданою точністю. Запропоновано апаратний варіант збільшення швидкодії, який надасть змогу значно скоротити час формування сканувального растра в дискретному режимі. Для забезпечення високої точності перетворення вхідної напруги на струм котушок відхилювальної системи ПНС виконано за схемою підсилювача постійного струму з глибоким від'ємним зворотним зв'язком за струмом. Сигнал від'ємного зворотного зв'язку формується на прецизійному резисторі, ввімкненому послідовно з індуктивним навантаженням. Індуктивним навантаженням є навої індуктивності відхилювальної системи. Точність перетворення вхідної напруги в струм навантаження визначається загальним коефіцієнтом підсилення без урахування дії від'ємного зворотного зв'язку. Як правило, коефіцієнт підсилення перевищує 1000, а коефіцієнт передачі ПНС є близьким до одиниці. Залежно від амплітуди вхідного сигналу підсилювальні каскади ПНС можуть працювати як в лінійному режимі, так і в режимі насичення. Останній режим виникає внаслідок розриву петлі зворотного зв'язку через велику різницю амплітуд вхідного сигналу тп сигналу від'ємного зворотного зв'язку. Наведено аналітичні вирази, які надають змогу визначити час встановлення струму в індуктивному навантаженні з заданою точністю. Запропоновано активний режим роботи сканувального телевізійного оптичного мікроскопа. Суть активного режиму роботи полягає в тому, що код наступної координати світного сканувального променя винадається через час, який визначається часом перехідного процесу встановлення струму в індуктивному навантаженні з заданою точністю та тривалістю імпульсу підсвічування. Запропоновано дві структурні, які в активному режимі роботи формують імпульси нормованої величини, тривалість яких дорівнює тривалості перехідного процесу встановлення струму в індуктивному навантаженні. Розроблено структурну схему сканувального телевізійного оптичного мікроскопа, яка враховує тривалість перехідного процесу встановлення світного сканувального променя за різних режимів роботи мікроскопа.

Igor Yanson showed 38 years ago for the first time a point-contact measurement where he probed the energy resolved spectroscopy of the electronic scattering inside the metal. Since this first measurement, the pointcontact spectroscopy (PCS) technique improved enormously. The application of the scanning probe microscopy (SPM) techniques in the late 1980s allowed achieving contacts with a diameter of a single atom. With the introduction of the mechanically controlled break junction technique, even spectroscopy on freely suspended chains of atoms could be performed. In this paper, we briefly review the current developments of PCS and show recent experiments in advanced scanning PCS based on SPM techniques. We describe some results obtained with both needle-anvil type of point contacts and scanning tunneling microscopy (STM). We also show our first attempt to lift up with a STM a chain of single gold atoms from a Au(110) surface.

Наведено три методики оцінювання якості цифрового мікроскопу, за основані на порівнянні вихідних зображень реального та ідеалізованого цифрових мікроскопів. Перша методика базується на нормалізованій середньоквадратичній різниці як абсолютній мірі розрізненості зображень. Друга методика побудована на оцінюванні коефіцієнта кореляції, котрий відображає якість як різницю лінійних комбінацій вихідних зображень. Третя методика грунтується на застосуванні потоку інформації у цифровому мікроскопі.

Ways of developing a scanning television microscope, which can be used for the investigation of biological microobjects, have been analyzed. The capabilities of the microscope are extended due to a raster formation in the television mode and little-frame mode. Ways of changing the raster size while maintaining the microobject image resolution have been proposed.

Формування структури адсорбованих адатомів у ході дослідження в режимі динамічної силової мікроскопії представлено як результат спонтанної появи зсувної деформації в результаті зовнішнього надкритичного нагрівання. Цей перехід описано рівнянням Кельвіна - Фойгта для в'язкопружного середовища, релаксаційним рівнянням Ландау - Халатнікова для зсувних напружень і релаксаційним рівнянням для температури. Показано, що ці рівняння формально збігаються з синергетичною системою Лоренца, де зсувна деформація відіграє роль параметра порядку, спряжене поле зводиться до напружень, і температура є керувальним параметром. В межах адіабатичного наближення знайдено стаціонарні значення цих величин. Враховуючи залежність модуля зсуву зразка від деформації, формування конфігурації адсорбованих адатомів описано як перехід першого роду. Критична температура зонда лінійно зростає з ростом ефективного значення модуля зсуву зразка та зменшується за зростання його характерного значення.

The light emission spectra of individual Au nanoparticles induced by a scanning tunneling microscope (STM) have been investigated. Two-dimensional ensembles of tunnel-coupled Au particles were prepared by thermal evaporation onto a native oxide silicon wafer in ultrahigh vacuum (10^-9 mbar). Our STM measurements show a single peak at photon energy 1,6 eV in the tunneling mode and two peaks at 2,2 eV (connected with the Mie plasmon) and 1,45 eV (a new peak which was not discussed in literature before) in the field emission mode.

Мікронаконечники для розробки спін-поляризованої скануючої тунельної мікроскопії (СТМ) із GaAs виготовлено методом анізотропного мокрого витравлювання. Поверхню мікронаконечника пасивовано атомами S для стримання поверхневих станів. Виявилось можливим детектування змін тунельного струму для намагнічених тонких плівок Ni, обумовлених напрямком обертання циркулярного поляризованого світла, висвітлюючого наконечники з GaAs. Сигнал відгуку на поляризацію залежить від орієнтації намагнічування нікелевого зразка та від напруги зміщення на наконечнику. Зроблено спробу візуалізації сигналів відгуку та виявлено можливість спін-поляризованої СТМ з використанням мікронаконечника із GaAs з оптичною накачкою.

Розвинуто мікроскопічний підхід, що дозволяє отримати точний розв'язок самоузгодженого рівняння для типу Ліппмана-Швінгера. Головна ідея підходу полягає в точному підсумовуванні нескінченного ряду ітераційної процедури для самоузгодженого інтегрального рівняння за допомогою діаграмної техніки. Запропонований метод дозволяє обчислювати картину розподілу ближнього поля для скануючої мікроскопії ближнього поля. А саме, цей метод може бути корисним при обчислюванні ближнього поля системи, що складається з об'єкту та малого зонду. Тоді зонд можна вважати квазі нуль-вимірним об'єктом. Таке припущення дозволяє брати до уваги процеси багаторазового розсіювання тільки всередині об'єкту та при взаємодії між об'єктом та зондом. Точний розв'язок для самоузгодженої системи рівнянь отримано в термінах ефективної сприйнятливості системи. Обговорюється застосування методу для розгляду програми визначення орієнтації великих молекулярних комплексів.

Two approaches to the interpretation of the data of magnetic force microscopy are considered. The first approach involves the reconstruction of the magnetization distribution in the researched samples on the base of an assumption about the magnetic state and the subsequent numerical magnetic force microscopy experiment. The second is related to an experimental data processing.

Представлены конструкция и результаты исследования сканирующего микроскопа мм диапазона с высоким пространственным разрешением для исследования магнитной неоднородности низкоразмерных магнетиков и ферромагнетиков методом электронного спинового резонанса в диапазоне 30 - 45 ГГц. Статическое магнитное поле в исследуемой области образца создано с помощью специального концентратора магнитного поля. Автоматизированная система управления и регистрации сигналов позволяет проводить механическое перемещение образца относительно рабочего зазора концентратора с минимальным шагом 1 мкм и регистрировать амплитуду СВЧ поля в каждой точке пространства с применением цифрового синхронного детектирования. Проведены измерения электронного спинового резонанса в контрольных магнитных образцах с известной намагниченностью насыщения.

Розглянуто розв'язання задачі комп'ютерної класифікації рентгенівських спектрів, отриманих енергодисперсійним спектрометром на просвічуючому електронному мікроскопі ПЭМ-125Л виробництва "АО Селмі" (м.Суми).

The author's design of scanning probe microscope (SPM), which combines surface scanning and modifications is presented. The features of the device are boron doped diamond tip, and electromagnetic mechanism to measure the level of loads during nanointeractions between the tip and the sample surface. The techniques of combined nanotechnology research of thin films and the results of the formation of surface nanostructures with contact method are shown.

Проведено теоретичне й експериментальне дослідження взаємодії поля ближньопольових зондів з діелектричними об'єктами складної структури з малими втратами та розв'язано зворотні задачі ближньопольового зондування таких об'єктів. Запропоновано алгоритм для розв'язання широкого класу зворотних задач ближньопольової мікрохвильової мікро- та інтроскопії. За його допомогою на основі експериментальних даних вперше одержано зображення зрізів приповерхневого шару тестового об'єкта з об'ємними неоднорідностями. Розроблено ближньопольовий мікрохвильовий мікроскоп нової конструкції - з активним зондом, реалізовано два його варіанти: на основі λ/4 резонатора та на основі кільцевого коаксіального резонатора. Запропоновано метод підвищення чутливості мікроскопа генераторного типу за рахунок виведення його у квазіперіодичний режим з високою крутизною характеристики при взаємодії з зовнішнім джерелом сигналу. Створено широкосмуговий НВЧ мікроскоп на основі лінійного багатомодового коаксіального резонатора. Подано новий тип модуляційної схеми автопідстройки на основі керованого резонатора та НВЧ генератора з фіксованою частотою. Вперше використано мікрозонди апертурного типу, що дозволило підвищити інформативність сигналу в процесі дослідження об'єктів з об'ємними неоднорідностями. Запропоновано метод підвищення роздільної здатності візуалізації прихованих дефектів у ближньопольовій НВЧ мікроскопії.

Створено пристрій для дослідження дисперсії діелектриків у широкому діапазоні частот: від сотень мегагерців до десятків гігагерців. Проведено тестові вимірювання, які продемонстрували працездатність схеми та вказали на напрямки її вдосконалення.

Високе розрізнення польового електронного емісійного мікроскопа, яке одержано нещодавно завдяки застосуванню високопольової методики виготовлення атомних ланцюжків, може бути використане для прямого спостереження внутрішньоатомної електронної будови. У кріогенному мікроскопі одержано зображення просторових конфігурацій атомних орбіталей, що відповідають квантовим станам атома на кінці вуглецевих атомних ланцюжків. Одержаний результат демонструє можливість візуалізації основних аспектів квантової механіки і може сприяти виникненню та розвитку нових підходів у галузі нанотехнологій.

Предложен математический аппарат для вычисления дифракционной составляющей глубины резко изображаемого пространства в оптическом микроскопе по критериям Рэлея и Марешаля. Проведен сравнительный анализ результатов расчета по известным и предложенным формулам.

There are proposed the mathematical apparatus for calculation of diffraction part of a focus depth in a light microscope based on Raylegh and Mareshal criterias. There is made a comparison analysis of the results obtained using known and proposed formulas.

Цифровим РЕМ-зображенням внаслідок різноманітних фізичних факторів роботи растрових електронних мікроскопів притаманні значні геометричні спотворення. Мета дослідження - встановлення та ефективне врахування геометричних спотворень для підвищення точності одержання просторових кількісних параметрів мікроповерхонь об'єктів, які досліджуються за допомогою РЕМ. Завдання це є вкрай важливим, особливо тепер, зокрема, за потреби контролю технологічних процесів виробництва на мікронному та субмікронному рівнях у машинобудуванні, мікроелектроніці та багатьох інших. Це, своєю чергою, надає змогу одержувати необхідні технологічні властивості різноманітних об'єктів, а отже, підвищувати їх надійність та ефективність. Для встановлення та дослідження цифрових РЕМ-зображень, одернжаних на РЕМ JSM 7100F використано спеціальний тест-об'єкт (голографічна тест-решітка) з роздільною здатністю r = 1425 лін/мм. Цифрові РЕМ-зображення одержано на діапазоні збільшень від 2000<^>x до 40 000<^>x. Опрацювання (вимірювання) цифрових РЕМ-знімків виконано за допомогою спеціальних підпрограм "Test-Measuring" і "Polycalc" програмного комплексу "Dimicros". Одержані лінійні (масштабні) і нелінійні (дисторсійні) складові геометричних спотворень цифрових РЕМ-зображень, зокрема, дійсні значення збільшень РЕМ-зображень тест-об'єктів показали, що їх відхилення від встановлених значень за шкалою РЕМ становлять: уздовж осі x знімка - від приблизно -1 % (за M<^>x від 2000<^>x до 5000<^>x) до +2,5 - 4 % (за M<^>x від 7500<^>x до 40 000<^>x), а вздовж осі у знімка - від 0 - +1 % (за M<^>x від 2000<^>x до 5000<^>x) до +3 - 4 % (за M<^>x від 7500<^>x до 40 000<^>x). Точність вимірів M<^>x

Розглянуто елементи електронної та іонної оптики, будову та принципи дії просвічувального, растрового, тунельного, електронно-зондового мікроскопів та аналізаторів, формування зображення. Описано основи кінематичної та динамічної теорії контрастів, електронографічного аналізу монокристалічних, полікристалічних та аморфних зразків. Подано приклади застосування Фур'є-когерентного аналізу для обробки електронно-мікроскопічних зображень.

Проведено физико-математическое моделирование поверхности алмазоподобной углеродной (ta-C) пленки для области перехода sp<^>2/sp<^>3-фаз и представлены результаты ее исследования методом сканирующей туннельной микроскопии при использовании острия из полупроводникового монокристалла алмаза, легированного бором. Показано, что перепад высот в граничном слое sp<^>2/sp<^>3-фаз не связан с функциональными особенностями туннельного микроскопа. С использованием трех независимых методов проведен фрактальный анализ поверхности, контура и профиля сечения, и на основании этого подтвержден факт принадлежности поверхности к фрактальным броуновским. Показано, что площадь реальной исследуемой поверхности может значительно превышать площадь видимого контактного окна.

Індекс рубрикатора НБУВ: В338.28

Рубрики:

Електронні і іонні мікроскопи

Шифр НБУВ: Ж14159 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України