Разработка криовакуумного обеспечения нанотехнологических установок
Диссертация
Целью работы является разработка криовакуумного обеспечения установки для проведения экспериментов по изучению процессов сорбции-десорбции труд-нооткачиваемых газов при низких температурах. Поставленная цель подразумевает решение следующих задач: проведение анализа и выявление особенностей конструкций аналогичного оборудования, выпускаемого в России и в миреопределение требований и выбор сканера… Читать ещё >
Содержание
- СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
- I. СКАНИРУЮЩИЕ ЗОНДОВЫЕ МИКРОСКОПЫ. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
- II. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ НАНОИНДУСТРИИ В РОССИИ В ПРИМЕНЕНИИ К СЗМ
- II. 1. Нанотехнологическая установка «Луч-2»
- 11. 2. Установка «Femto Scan»
- 11. 3. Установка СММ
- 11. 4. Микрозондовая приставка высокого разрешения для растровых электронных микроскопов МПВРРЭМ
- 11. 5. Установка GPI
- 11. 6. Вакуумный СЗМ комплекс «Ntegra Aura»
- 11. 7. СЗМ комплекс температурных измерений «Ntegra Therma». II.8. СЗМ «Solver НУ»
- II. 9. Выводы по главе
- III. АНАЛИЗ СЗМ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР. ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ДАННОГО ВИДА ОБОРУДОВАНИЯ
- III. 1. Установки, в которых НТ ступень расположена в вакуумной камере
- III. 2 Установки, в которых НТ ступень расположена в сосуде Дьюара
- 111. 3. Серийно выпускаемые сверхвысоковакуумные НТ СЗМ
- 111. 4. Выводы по главе
- IV. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТАНОВКИ
- IV. 1. Необходимые условия для проведения эксперимента
- IV. 2. Состав оборудования установки. Принципиальная схема
- IV. 3. Тестирование сканера при атмосферном давлении и комнатной температуре. Сравнение результатов с результатами, полученными на аналогичном оборудование
- IV. 4. Итоги
- V. ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
- Выводы по главе
- VI. РАСЧЕТ ВАКУУМНОЙ СИСТЕМЫ И СИСТЕМЫ КРИОСТАТИРОВАНИЯ
- VI. 1. Тепловой расчет
- VI. 2. Вакуумный расчет установки
- VI. 2.1 Упрощенный вакуумной расчет по аналитическим соотношениям
- VI. 2.2. Численный вакуумный расчет
- VI. 3. Выводы по главе
Список литературы
- Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров. / Под ред. • И. В. Яминского. — М.: Научный мир, 1997. — 87 с.
- Исследование поверхности твердых тел методом сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). // Описание лабораторной работы. Сост. Д. О. Филатов, А. В. Круглов. Н. Новгород: НОЦ СЗМ Нижегородского государственного университета, 2001. — 22 с.
- Бухараев А. А. Диагностика поверхности с помощью сканирующей туннельной микроскопии (обзор) / Заводская лаборатория. 1994. — Т. 60. — № 10. -С.15−25.
- Эдельман. B.C. Сканирующая туннельная микроскопия (обзор). // Журнал ^ ПТЭ. 1989. — № 5. — С. 25.
- Бахтизин Р. 3. Сканирующая туннельная микроскопия новый метод изучения поверхности твердых тел. // Соросовский образовательный журнал. — 2000. -Т. 6.-№ 11.-С. 83-89.
- Суслов А.А., Чижик С. А. Сканирующие зондовые микроскопы. // Журнал «Материалы, технологии, инструменты». 1997. -№ 3 С. 78−89.
- Wolf E.L. Principles of electron tunneling spectroscopy. Oxf., 1985.
- Основы сканирующей зондовой микроскопии. // Учеб. Пособ. для студентов старших курсов высших учебных заведений. М., Техносфера, 2004, 144 с.
- Руководство пользователя нанотехнологической установкой «Луч-2». -ИНАТ МФК, 2000.
- Нестеров С.Б., Сабирзянов Н. Р. Криовакуумное обеспечение нанотехноло-®- гических установок. Предварительный расчет. // Материалы IX научнотехнической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника» Судак, 2002. — С. 123−127.
- Химченко JI. Н., Гусева М. И., Логинов Б. А., Макеев О. Н., Суворов А. Л. Первые результаты исследования на Т-10 сканирующего тунельного микроскопа in suti. // Материалы XXX европейская конференция по плазме. 2003. — С.
- Нестеров С.Б., Ельцов К. Н., Сабирзянов Н. Р. Разработка криогенного обеспечения для сверхвысоковакуумного СТМ GPI-300.02. // Материалы девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. 2003. -Т.З.-С. 29.
- Нестеров С.Б., Сабирзянов Н. Р. Экспериментальное изучение сорбции газов на поверхностях сорбентов с помощью СТМ. // XXIX Гагаринские чтения. Материалы Международной молодежной научной конференции. 2003. — Т. 3. — С. 49.
- NT-MDT Catalog, Moscow, Zelenograd. Research Institute of Problems, 2003.
- Нестеров С.Б., Сабирзянов. Н. Р. Сверхвысоковакуумные низкотемпературные установки для сканирующих зондовых микроскопов. Области применения и конструктивные решения. // Журнал «Вестник МЭИ». 2004. — Т. 5. — С. 77−81.
- Chen X., Frank E. R., Hamers R. J. An atomic-resolution cryogenic scanning tunneling microscope. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1994. — V. 65. № 11. — P. 3373.
- Stipe B.C., Rezaei M.A., and W. Ho. A variable-temperature scanning tunneling microscope capable of single-molecule vibrational spectroscopy. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1999. — V. 70. № 1. — P. 137.
- Frohn J., Wolf J. F., Besocke K., and Teske M. Coarse tip distance adjustment and positioner for a scanning tunneling microscope. // Journal Rev. Sci. Instrum. -1989.-V. 60. № 6.-P. 1200.
- Zhang H., Memmert U., Houbertz R., Hartmann U. A variable-temperature ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope. // Journal Rev. Sci. Instrum. 2001. — V. 72.№ 6.-P. 2613.
- Tessmer S. H., Van Harlingen D. J., Lyding J. W. Integrated cryogenic scanning tunneling microscopy and sample preparation system. // Journal Rev. Sci. Instrum.• 1994.-V. 65. № 9.-P. 2855.
- Pan S.H., Hudson E.W., Davis J.C. He refrigerator based very low temperature scanning tunneling microscope. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1999. — V. 70. № 2. -P. 1459.
- Thomson R.E. Low-temperature atomic force microscope using piezoresistive cantilevers. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1999. — V. 70. № 8. — P. 3369.
- Хлюстиков И.Н., Эдельман B.C. Криогенная высоковакуумная установка для проведения сканирующей туннельной микроскопии. // Журнал «Приборы и техника эксперимента». 1996. — № 1. — С. 158−165.
- Harrelland L. E., First P. N. An ultrahigh vacuum cryogenic scanning tunneling microscope with tip and sample exchange. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1999. -V. 70. № l.-P. 125.
- Smith A. R. and Shih С. K. New variable low-temperature scanning tunneling microscope for use in ultrahigh vacuum. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1995. — V. 66. № 3. — P. 2499.
- Bluhm H., Pan S. H., Xu L., Inoue Т., Ogletree D. F., Salmeronc M. Scanning force microscope and vacuum chamber for the study of ice films: Design and first results. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1998. — V. 69. № 4. — P. 1781.
- Horch S., Zeppenfeld P., David R., Coma G. An ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope for use at variable temperature 10 to 400 K. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1994. — V. 65. № 10. — P. 3204.
- William W. Crew, Robert J. Madix. A variable temperature scanning tunneling microscope for the study of surface reactions in ultrahigh vacuum. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1995. — V. 66. № 9. — P. 4552.
- Meyer G., A simple low-temperature ultra-high vacuum scanning tunneling microscope capable of atomic manipulation. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1996. — V. 67. № 8.-P. 2960.
- Wittneven Chr., Dombrowski R., Pan S. H., Wiesendanger R. A low-temperature ultrahigh-vacuum scanning tunneling microscope with rotatable magnetic field nneling microscope. // Journal Rev. Sci. Instrum. 1997. — V. 68, № 10. — P. 3906.
- Khang Y., Park Y., Salmeron M., Eicke R. Weber. Low temperature ultrahigh vacuum cross-sectional scanning tunneling microscope for luminescence measurements.• // Journal Rev. Sci. Instrum. 1999. — V. 70. № 12. — P. 4595.
- Kondo Y., Foley E. Т., Amakusa Т., Shibata N., Chiba S., Iwatsuki M., Toku-moto H. Development of an ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope cooled by super fluid 4He. // Journal Rev. Sci. Instrum. 2001. — V. 72. № 7. — P. 2977.
- Hernandezand L. M., Goldman A. M. Bottom-loading dilution refrigerator with ultrahigh vacuum deposition capability. // Journal Rev. Sci. Instrum. 2002. -V. 73. № 1.-P. 162.
- Нестеров С.Б., Ельцов К. Н., Сабирзянов Н. Р. Разработка низкотемпературного СТМ. // Материалы девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов. 2004. — Т. 3. — С. 26−27.
- Нестеров С.Б., Сабирзянов Н. Р. Разработка низкотемпературного СТМ. Анализ конструкций. // XXX Гагаринские чтения. Материалы Международной молодежной научной конференции. 2004. — Т. 6. — С. 33−34.
- Н.Р. Сабирзянов, С. Б. Нестеров, Б. А Логинов // XXXI Гагаринские чтения. Материалы Международной молодежной научной конференции. 2005 — Т. 8. -С. 168.
- Holland. L., «Vacuum Deposition of Thin Films» // John Wiley and Sons, Inc. -New York, 1961.
- Рус. пер.: Холлэнд Л. Нанесение тонких пленок в вакууме. М., Госэнергоиздат, 1963.
- Behrndt К.Н., в кн. Bunshahah R.F. (ed.) // «Techniques of Metal Research» In-terscience Publishers, Inc. New York, 1968 — V. 1 Pt. 3 — P. 1225.
- Ф 58. Технология тонких пленок (справочник) // Под ред. Л. Майсела, Р. Глэнга. ^^
- Нью-Йорк, 1970. Пер. с англ. Под ред. М. И. Елинсона, Г. Г. Смолко. Т. 1. М., Сов. радио, 1977. 664 с.
- Honig R.E., RCA Rev, 23, 567 (1962).
- Kohl W.H. Handbook of Materials and Techniques for Vacuum Devices, Rein-hold Publishing corporation, New York, 1967.
- Turnbull D., J. Chem. Phys., 20,411,1327 (1952)
- Монокристаллические пленки // Под. ред. 3. Г. Пинскера. Пер. с англ. С. Н. Горина, А. К. Милай, А. Ф. Орлова. М.: Мир, 1966. ф 63. Devienne F.M., Mem. Sci. Phys., 53, 1, 1952.
- Pashley D.W., Advances Phys., 5, 173, 1956.
- Mayer H., Physik Dtinner Schichten, vol. 2, Wissenschaft. Verlagsgesellsch., Shtuttgart, 1955.
- Bruck L., Ann. Phys., 418, 233,1936.
- Shirai S., Proc. Phys. Math. Soc., Japan, 25, 168, 633, 1943.
- Haefer R. A., Kryo-Vakuumtechnik: Grundlagen und Anwendungen, Springer-Verlag. // Berlin, 1980.
- Розанов Jl. Н. Вакуумная техника: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 1982.-207 с.
- Вакуумная техника: Справочник // Е. С. Фролов и др. М.: Машиностроение, 1992. 480 с. 71. Лазарев Б. Г. Истоки криовакуума. Труды Украинского вакуумного общества. 1995. Т. 1.С. 20−27.
- Benvenuti С. J. // Journal Vac. Sci.Tecnol. 1976. — V. 13. № 6. — P. 1172.
- Lee T.J. J. // Journal Vac. Sci. Technol. 1971. — V. 9, № 1 — P. 257.
- Lee T.J., Gowland L. and Reddish V.C.// Journal Nature Phys. Sci. 1971, 231 -P, 193.
- Wallen E. J. // Journal Vac. Sci. Technol. 1997. — V. 15, № 2 — P. 265.
- Chubb J.N., Gowland L. and Pollard I.E. Brit.J. // Journal Appl. Phys (J. Phys. D).• 1968 — Ser. 2, V. 1.-P.361.
- Юферов В.Б., Кобзев П. М. Исследование криосорбционной откачки гелия, водорода и дейтерия слоями сконденсированных газов. // ЖТФ 1969. — Т. 39. Вып. 9.-С. 1683.
- Dacey J.R., Edwards М.Н. // Canadian J. of Physics 1963. — V. 42. — P. 241.
- Nesterov S., Kryukov A. Helium and hydrogen pumping by layers of condensed gases. // Journal Vacuum science and physics. 1992. — V. 1. — P. 38.
- Нестеров С.Б., Сабирзянов Н. Р. О нижней границе значений давления при определении изостер сорбции. // «Новые информационные технологии». Тезисы докладов VIII Международной студенческой школы-семинара. 2000. — С. 156 158.
- Нестеров С.Б., Сабирзянов Н. Р. К вопросу о нижней границе значений давления при определении изостер сорбции. «Вакуумная наука и техника». // Материалы VII Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов. 2000. — С. 192.
- Нестеров С. Б., Зилова О. С. Изотермы сорбции гелия-4 на криослоях азота и аргона // Proceedings of 5th International Conference «Vacuum Technologies and Equipment». Kharkov: NSC «Kharkov Institute of Physics and Technology». — 2002. — P. 35−42.
- Нестеров С. Б., Зилова О. С. Об уравнении изотерм сорбции гелия на криослоях азота и аргона. // Материалы Седьмой научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника». М.: МГИЭМ. -2000.-С. 128−134.
- Нестеров С.Б., Васильев Ю. К., Андросов А. В. Методы расчета сложных вакуумных систем. // Учебное пособие. 2004. — 220 С.
- Быков Д.В., Методика расчета осесимметричных геттерных структур. Электронное машиностроение, робототехника и технология ЭВП, М.: МГИЭМ, 1986. С. 8−12.
- Nesterov S., Vassiliev Yu., Longsworth R. С. Affect on pumping-speed measurements due to variations of test dome design based on Monte-Carlo analysis. // Journal of Vacuum Science and Technology. 2001, Jun/Jul.
- Быков Д.В. Анализ эффективности геттерных структур. Электронное машиностроение, робототехника и технология ЭВП, М.: МГИЭМ, 1984. С. 142−149.
- Гоникберг С.И. Коэффициент поглощения высоковакуумных сорбционных насосов. // Журнал «Электронная техника». 1968 — Сер. 1. — № 9. — С. 129−138.
- Саксаганский Г. Л. Молекулярные потоки в сложных вакуумных структурах. М.: Атомиздат, 1980. 216 с.
- Быков Д.В., Нестеров С. Б., Сабирзянов Н. Р. Предварительный расчет параметров сложных вакуумных систем. // XXVII Гагаринские чтения. Материалы Международной молодежной научной конференции. 2001 — Т. 3. — С. 59.
- Быков Д.В., Нестеров С. Б., Сабирзянов Н. Р. Расчет сложных вакуумных систем на начальном этапе проектирования. // «Новые информационные технологии». Тезисы докладов IX Международной студенческой школы-семинара.• 2001 -С. 151.
- Быков Д.В., Нестеров С. Б., Сабирзянов Н. Р. Оценочный расчет сложных вакуумных систем. «Вакуумная наука и техника». // Материалы VIII Научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов. 2001 -С. 104 — 108.
- Быков Д.В., Нестеров С. Б., Сабирзянов Н. Р. Оценка основных параметров осесимметричных вакуумных систем на начальном этапе проектирования. // Журнал «Вакуумная техника и технология». 2002 — Т. 12 № 1, С. 69−77.
- Быков Д.В., Нестеров С. Б., Сабирзянов Н. Р. Расчет сложных вакуумных систем. // Учеб. пособ. М.: МГИЭМ, 2003. 25 с.
- Helmer J.C., Applications of an approximation to molecular flow in cylindrical tubes. // J. Vac. Sci. and Technol. 1967. — V. 4 — P. 360−363.
- Oatley С. W., The flow of gas through composite system at very low pressure. 11 Brit. J. Appl. Phys. 1957. — V. 8. — P. 15−18.
- Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача: учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1981. — 416 с.
- Справочник по физико-техническим основам криогеники // М. П. Мал ков и др. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 432 с.
- Крюков А. П. Элементы физической кинетики. М.: МЭИ. 1995. — 84 с.