Исследование химически модифицированной поверхности кремния, нанокатализаторов и оптических структур методами сканирующей зондовой микроскопии
Диссертация
Одним из перспективных путей развития СЗМ является синтез оптических и зондовых методов исследования поверхности. Появление таких приборов, как сканирующий ближнеполевой оптический микроскоп (СБОМ) и Tip Enhanced Raman Microscope (TERS), работающих с обратной связью (ОС) на основе сдвиговых сил, существенно расширило круг задач, решаемых с применением зондовых методов. Метод численной… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Литературный обзор
- 1. 1. Механизмы адгезии СЗМ зонда к поверхности
- 1. 2. Обзор методов сегментации изображений
- 1. 3. Исследование оптических свойств микро- и наноструктур методами СЗМ
- Глава 2. Изучение адгезионных свойств гидрофильных и гидрофобных поверхностей методом атомно-силовой спектроскопии
- 2. 1. Описание экспериментальной установки и приготовления образцов
- 2. 2. Результаты и обсуждение экспериментов
- 2. 3. Изучение десорбции тонких водяных пленок в условиях вакуума
- Глава 3. Компьютерный анализ АСМ изображений наночастиц, осажденных на поверхность со сложной морфологией
- 3. 1. Описание алгоритма обработки АСМ изображений наночастиц
- 3. 2. Применение алгоритма сегментации АСМ изображений к анализу поверхности наноструктурированных катализаторов
- Глава 4. Восстановление формы зонда в микроскопии сдвиговых
- 4. 1. Метод восстановления формы зонда на тестовых образцах. Деконволюция
- 4. 2. Связь оптического разрешения СБОМ с формой зонда
Список литературы
- Surface studies by scanning tunneling microscopy / G. Binning, H. Rorher, Ch. Gerber, E. Weibel // Phys. Rev. Lett. 1982. — V.49, № 1. -P.57−61.
- Tunneling Through a Controllacle Vacuum Gap / G. Binnig, H. Rohrer, C. Gerber, E. Weibel //Appl.Phys.Lett. 1982. — V.40, N.2. — P. 178−180.
- Binnig G. In Touch with Atoms / G. Binnig, H. Rohrer // Rev.Mod.Phys. 1999. — V.71, N.2. — P. S324-S330.
- Wiesendanger R. Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy. Methods and Applications / R. Wiesendanger- London.: Cambridge. University Press, 1994.-637 p.
- Nagao E. Plasmodium falciparum-Infected Erythrocytes: Qualitative and Quantitative Analyses of Parasite-Induced Knobs by Atomic Force Microscopy / E. Nagao, O. Kaneko, J.A.Dvorak // Journal of Structural Biology. 2000. -V.130, № 1. — P34−44.
- Яминскоий И.В. Сканирующая зондовая микроскопия биополимеров /И.В.Яминский. -М.: Научный мир, 1997. 88 с.
- Scanning tunneling microscopy and atomic force microscopy of the liquidsolid interface / J. Schneir, O. Marti, GRemmers et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1988. — V.6, N2. — P.283−286.
- Imaging crystals, polymerases in water with the atomic force microscope / B. Drake, C.B.Prater, A.L.Weisenhorn et al. // Science. 1989. -V.243. -P.1586−1589.
- Britt D.W. In-situ atomic force microscope imaging of calcite etch pit morphology changes in undersaturated and 1-hydroxyethylidene-l, 1-diphosphonic acid poisoned solution / D.W.Britt, V. Hlady //Amer. Chem. Soc. 1997. — V.13. -P. 1873−1876.
- Будников Г. К. Вольтамперометрия с модифицированными и ультрамикроэлектродами / Г. К. Будников, В. Н. Майстренко, Ю. И. Муринов. -М.: Наука, 1994.-239 с. t
- Баготский B.C. Основы электрохимии /В.С.Баготский. М.: Химия, 1998.-400 с.
- Петрий О.А. Размерные эффекты в электрохимии / О. А. Петрий, Г. А. Цирлина // Успехи химии. 2001. — Т.70, № 4. — С.330 — 344.
- Сергеев Г. Б. Размерные эффекты в нанохимии / Г. Б. Сергеев // Российский химический журнал 2002 — Т.46, № 5- С.22−29.
- Багоцкий B.C. Проблемы электрокатализа / В.С.Багоцкий- М.: Наука, 1980.-272 с.
- Бухтияров В.И. Металлические наносистемы в катализе / В. И. Бухтияров, М. Г. Слинько // Успехи химии. 2001. — Т.70, № 2. — С.167−181.
- Ландау Л. Д. Статистическая физика Т.5 / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. М.: Наука, 1976. — с. 530.
- Feynman R.P. Forces in Molecules / R.P.Feynman // Phys. Rev. 1939. — V.56. — P.340−343.
- London F., The general theory of molecular forces / F. London // Trans. Faraday Soc. 1937. — V.33. -P.8−26.
- Israelachvili J.N. Intermolecular and surface forces / J.N.Israelachvili,-N.Y.: Academic Press, 1992.- 450 p.
- Casimir H.B.G. The Influence of Retardation on the London-van der Waals Forces / H.B.GCasimir, D. Polder // Phys. Rev. 1948. — V.73. — P.360−372.
- Axilrod B.M. Interaction of the van der Waals Type Between Three Atoms / B.M.Axilrod, E. Teller // J. Chem. Phys. 1943. — V. 11. — P.299−300.
- Renne M.J. Microscopic derivation of macroscopic Van der Waals forces / M.J.Renne, B.R.A.Nijboer // Chem. Phys. Lett. 1967. — V. 1. — P.317−320.
- Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваальса / Ю. С. Бараш.- М.: Наука, 1988.-344 с.
- Cappella В. Force-distance curves by atomic force microscopy / B. Cappella, G. Dietler// Surf. Sci. Reports. 1999. — V.34. -P.l-104.
- Ландау Л.Д. Теория упругости / Л. Д. Ландау, Е. М. Лившиц. М.: Наука, 1987.-246с.
- Derjaguin B.V. Effect of contact deformations on the adhesion of particles / B.V.Derjaguin, V.M.Muller, Yu.P.Toropov // J. Colloid. Interface Sci. -1975. -V.53,№ 2. -P.314−326.
- Garsia R. Dynamic atomic force microscopy methods / R. Garsia, R. Perez // Surface Science Reports. 2002. — V.47. — P. 197−301.
- Дерягин Б.В. Поверхностные силы / Б. В. Дерягин, Н. В. Чураев, В. М. Муллер. М.: Наука, 1985. — 398 с.
- Sader A.F. Calibration of rectangular atomic force microscope cantilevers/A.F.Sader//Rev.Sci.Instrum.- 1999.-V.70, № 10.-P.3967−3969.
- Maugis D. Adhesion of Spheres: The JKR-DMT Transition Using a Dugdale Model / D. Maugis // J. of Colloid and Interface Science. 1992. — V.150. — P.243−269.
- Forsyth D. A. Computer Vision: A Modern Approach / D.A.Forsyth, J.Ponce. N.Y.: Prentice Hall, Upper Saddle River, 2002.- 673 p.
- Haralick R.M. Image Segmentation Techniques / R.M.Haralick, L.G.Shapiro // Computer Vision, Graphics, and Image Processing. 1985. — V.29, № 1.-P. 130−132.
- Bishop C.M. Neural Networks for Pattern Recognition / C.M.Bishop-Ox.: Oxford University Press, 1995. 504 p.
- Колмогоров A. H Элементы теории функций и функционального анализа / А. Н. Колмогоров, С. В. Фомин. М.: Наука, 1976. — 543с.
- Martin D.R. Learning to Detect Natural Image Boundaries Using Local Brightness, Color, and Texture Cues / D.R.Martin, C.C.Fowlkes, J. Malik // IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence. 2003. — V.26, № 5. -P.530−549.
- Pal N.R. A Review on Image Segmentation Techniques / N.R.Pal, S.K.Pal // Pattern Recognition. 1993. — V.26, № 9. — P. 1277−1294.
- Boyle R. Computer Vision: A First Course / R. Boyle, R.Thomas.- Ox.: Вlackwell Scientific Publications, 1988.-210 p.
- Courjon D. Near field microscopy and near field optics / D. Courjon, C. Bainier // Rep. Prog.Phys. 1994. — V.57. — P.989−1028.
- Synge E.H. A suggested method for extending the microscopic resolution into the ultramicroscopic region / E.H.Synge // Phil.Mag. 1928. — V.6. -P.356−362.
- Bethe H.A. Theory of Diffraction by Small Holes / H.A.Bethe // Phys.Rev. 1944. — V.66. — P. 163−182.
- Leviatan Y. Study of near-zone fields of a small aperture / Y. Leviatan // J.Appl.Phys. 1986. -V.60. — P. 1577−1583.
- Roberts A. Electromagnetic theory of diffraction by a circular aperture in a thick, perfectly conducting screen / A. Roberts // J.Opt.Soc.Am.A. 1987. -V.4. — P. 1970−1987.
- De Fornel F. Evanescent waves from Newtonian optics to atomic optics /F.De Fornel. Berlin.: Springer-Velag, 2001. -268 p.
- Paesler M. Near-Field Optics: Theory, Instrumentation, and Applications / M. Paesler, P. Moyer P.- N.Y.: Wiley, 1996 355 p.
- Durig U. Near-field optical-scanning microscopy / U. Durig, D.W.Pohl, H.J.Rohrer // Appl Phys.- 1986.- V.59.- P.3318- 3327.
- Betzig E. Combined shear force and near-field scanning optical microscopy / E. Betzig, P.L.Finn, J.S.Weiner //Appl.Phys.Lett. 1992. — V.60. -P.2484- 2486.
- Миронов B.JI. Основы сканирующей зондовой микроскопии / В. Л. Миронов. Н.Новгород.: ИФМ РАН, 2004. — 114 с.
- Wei Р.К. The probe dynamics under shear force in near-field scanning optical microscopy / P.K.Wei, W.S.Fann // J.Appl.Phys. 1998. — V.83. — P.3461−3468.
- Probe surface interaction in the piezo-resonator «shear force» microscope / G. Volgunov, A.V.Buryukov, S.V.Gaponov, V.L.Mironov // Physics of Low — Dimensional Structures. — 2001. — №¾. — P. 17−23.
- Ash E.A. Super-resolution aperture scanning microscope / E.A.Ash, G. Nicholls //Nature. 1972. — V.237. — P.510−512.
- Betzig E. Near-field diffraction by a slit: implications for super resolution microscopy / E. Betzig, A. Harootunian, A. Lewis, M. Isaacson // Appl.Opt. 1986. — V.49. — P. 1890−1986.
- Либенсон Я.Н. Преодоление дифракционного барьера в оптике / Я. Н. Либенсон // Соросовский образовательный журнал. 2000. — Т.6. — С.99−105.
- Scanning near-field optical microscopy with aperture probes: Fundamentals and applications / B. Hecht, B. Sick, U.P.Wild и др. // J.ofChem.Phys .-2000. V. l 12. — P.7761−7774.
- Kurihara K. Direct measurement of surface forces as a novel means of investigating supramolecular assemblies / K. Kurihara // Adv. in. Colloid and Interf. Sci. — 1997. V.71. -P.243−258.
- Wei. Z.Q. Surface imaging of fragile materials with hydrophobic atomic force microscope tips / Z.Q.Wei., C. Wang, C.L.Bai // Surface Sci. 2000. -V.467. — P. 185−190.
- Israelachvili J.N. Van der Waals forces involving thin rods / J.N.Israelachvili // J. Theoretical Biology. 1973. — V.42. — P.411 -417.
- Hough D.B. The calculation of hamaker constants from Liftshitz theory with applications to wetting phenomena / D.B.Hough, L.R.White // Adv. Colloid Interface Sci. 1980. ~ V.14. -P.3−41.
- Mate C.M. Atomic force microscopy of polymeric liquid films /
- C.M.Mate, M.R.Lorenz, V.J.Novotny // Chem.Phys. 1989. — V.90. — P.7550.
- ССМ-метрология микро- и наноструктур / А. А. Бухараев, Н. В. Бердунов, Д. В. Овчинников, К. М. Салихов // Микроэлектроника. 1997. -Т.26. — С.163−175.
- Bykov V. Test structure for SPM tip shape deconvolution / V. Bykov, A. Golovanov, V. Shevyakov //Appl.Phys.A. 1998. — V.66. — P.499−502.
- Scanning tunneling microscopy on rough surface: Deconvolution of constant current images / G. Reiss, F. Schneider, J. Vancea, H. Hoffmann // Appl.Phys.Lett. 1990. — V.57, № 9. — P.867−869.
- Blind reconstruction of scanning probe image data / P.M.Williams, K.M.Shakesheff, M.C.Davides et. al. // J.Vac.Sci.TechnoI. B. 1996. — V.14, № 2. -P. 1557−1562.
- Keller D.J. Envelope Reconstruction of Probe Microscope Images /
- D.J.Keller, F.S.Franke //Surf.Sci. 1993. — V.294. — P.409−419.
- Markiewicz P. Atomic force microscopy tip visualization and improvement of images using a simple deconvolution procedure / P. Markiewicz, M.C.Goh // Langmuir. 1994. — V. 10, № 1. — P.5−7.
- Markiewicz P. Atomic force microscope tip deconvolution using calibration arrays / P. Markiewicz, M.C.Goh // Rev.Sci.Instrum. 1994. — V.66, № 5. — P.3186−3190.
- Villarrubia J.S. Morphological Estimation of Tip Geometry for Scanned Probe Microscopy / J.S.Villarrubia // Surf.Sci. 1991. — V.321. — P.287−300.
- Villarrubia J.S. Scanned Probe Microscope Tip Characterization Without Calibrated Tip Characterizers / J.S.Villarrubia // J.Vac.Sci.Technol.B. -1996. V.14, № 2. -P.1518−1521.
- Villarrubia J.S. Algorithms for Scanned Probe Microscope Image Simulation, Surface Reconstruction, and Tip Estimation / J.S.Villarrubia // J.Res.Natl.Inst.Stand.Technol. 1997. -V. 102. — P.425−454.
- Restoration Method of Scanning Tunneling and Atomic Force Microscopy Images / S. Dongmo, M. Troyon, RVautrot et. al. // J.Vac.Sci.Technol.B. 1996. — V. l4, № 2. — P. 1552−1556.
- Blind Reconstruction for Scanning Probe Image Data / P.M.Williams, K.M.Shakesheff, M.C.Davies et. al. // J.Vac.Sci.Technol.B. 1996. — V.14, № 2. -P.1557−1562.
- Бухараев A.A. Сканирующая зондовая микроскопия микро- и наноструктур, сформированных на поверхности кремния: Дис. докт. физ.-мат. наук / А.А.Бухараев- КФТИ КазНЦ РАН. Казань, 1999.- 338 с. к
- Improved microtips for scanning probe microscopy / H. Lemke, T. Goddenhenrich, H.P.Bochem, U. Hartmann // Rev. Sci. Instrum. 1990. — V.61. -P.253 8−2541.
- Zhang R. Preparation of sharp poly crystalline tungsten tips / R. Zhang, D.G.Ivey//J.Vac.Sci.Technol. B. 1996. — V.14(l). -P.l-10.
- Kar A.K. A reverse electrochemical floating-layer technique of SPM tip preparation / A.K.Kar, S. Gangopadhyay, B.K.Mathur // Meas.Sci.Technmol-2000. V.ll. — P.1426−1431.
- Pohl D. W Optical stethoscopy: Image recording with resolution X/20 / D.W.Pohl, W. Denk, M. Lanz//Appl. Phys. Lett. 1984. — V.44. -P.651−653.