Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2020, выпуск 5 » Статья стр. 868
<<<
Особенности измерения поверхностного распределения электрического потенциала локальным зондом на основе полевого транзистора с каналом-нанопроводом
DOI: 10.21883/JTF.2020.05.49192.342a-19
Переводная версия: 10.1134/S1063784220050059
Российский научный фонд, РНФ грант 16-12-00072
Божьев И.В.1,2, Крупенин В.А.1,2, Преснов Д.Е.1,3, Циняйкин И.И.1,2, Дорофеев А.А.1,2, Трифонов А.С.1,2
1Центр квантовых технологий Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (физический факультет), Москва, Россия
3Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Email: bozhjev.ivan@physics.msu.ru.
Поступила в редакцию: 17 октября 2019 г.
В окончательной редакции: 13 ноября 2019 г.
Принята к печати: 29 ноября 2019 г.
Выставление онлайн: 20 марта 2020 г.
PDF версия
Продемонстрирован неразрушающий метод сканирующей зондовой микроскопии для одновременного измерения топографии поверхности и распределения электрического поля (заряда, потенциала). Сканирование поверхности осуществлено с помощью зондового датчика на основе камертона: взаимодействие с поверхностью осуществляется острым краем кремниевого чипа, закрепленного на одной из ножек кварцевого резонатора (камертона). Детектирование электрических потенциалов происходило с помощью полевого транзистора с каналом нанопроводом, сформированного вблизи острого края кремниевого чипа. Из-за невысокой добротности колебательной системы сканирование стандартными алгоритмами движения зонда над поверхностью приводили к быстрому износу и даже разрушению зонда. Был использован оригинальный алгоритм сканирования, основанный на алгоритме поточечного измерения рельефа поверхности и минимизирующий время взаимодействия зонда и исследуемого объекта. При этом минимальное время нахождения зонда в каждой точке поверхности составляло 1.0-1.6 ms и определялось временем отклика полевого транзистора на изменение электрического поля (время измерения одного кадра составило 20-30 min). Пространственное разрешение метода составило 10 nm для топографии и 20 nm для полевого профиля образца при одновременном их измерении. Полевое разрешение изготовленных чипов находилось в диапазоне 2-5 mV и определялось чувствительностью нанопровода полевого транзистора и расстоянием от нанопровода до вершины зонда. Ключевые слова: сканирующая зондовая микроскопия, полевой транзистор с каналом-нанопроводом, локальный зарядовый/полевой сенсор, кремний на изоляторе, зарядовая чувствительность.
  1. Nonnenmacher M., O'Boyle M.P., Wickramasinghe H.K. // Appl. Phys. Lett. 1991. Vol. 58. N 25. P. 2921-2923. https://doi.org/10.1063/1.105227
  2. Ligowski M., Moraru D., Anwar M., Mizuno T., Jablonski R., Tabe M. // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 93. N 14. P. 142101. https://doi.org/10.1063/1.2992202
  3. Williams C.C., Hough W.P., Rishton S.A. // Appl. Phys. Lett. 1989. Vol. 55. N 2. P. 203-205. https://doi.org/10.1063/1.102096
  4. Matey J.R., Blanc J. // Appl. Phys. Lett. 1985. Vol. 57. N 5. P.1437--1444. https://doi.org/10.1063/1.334506
  5. Park H., Jung J., Min D.K., Kim S., Hong S. // Appl. Phys. Lett. 2004 Vol. 84. N 10. P. 1734-1736. https://doi.org/10.1063/1.1667266
  6. Lee S.H., Lim G., Moon W., Shin H., Kim C.-W. // Ultramicroscopy. 2008. Vol. 108. N 10. P. 1094-1100. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2008.04.034
  7. Shin K., Kang D.S., Lee S.H., Moon W. // Ultramicroscopy. 2015. Vol. 159. N 1. P. 1-10. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2015.07.007
  8. Ko H., Ryu K., Park H., Park C., Jeon D., Kim Y.K., Jung J., Min D.-K., Kim Y., Lee H.N., Park Y., Shin H., Hong S. // Nano Lett. 2011. Vol. 11. N 4. P. 1428-1433. https://doi.org/10.1021/nl103372a
  9. Brenning H.T.A., Kubatkin S.E., Erts D., Kafanov S.G., Bauch T., Delsingat P. // Nano Letters. 2006. Vol. 6. N 5. P. 937-941. https://doi.org/10.1021/nl052526t
  10. Yoo M.J., Fulton T.A., Hess H.F., Willett R.L., Dunkleberger L.N., Chichester R.J., Pfeiffer L.N., West K.W. // Science. 1997. Vol. 276. N 5312. P. 579-582. https://doi.org/10.1126/science.276.5312.579
  11. Li M., Tang H.X., Roukes M.L. // Nature Nanotechnol. 2007. Vol. 2. P. 114-120. https://doi.org/10.1038/nnano.2006.208
  12. Cui X., Freitag M., Martel R., Brus L., Avouris P. // Nano Lett. 2003. Vol. 3. N 6. P. 783-787. https://doi.org/10.1021/nl034193a
  13. Coffey D.C., Ginger D.C. // Nature Mater. 2006. Vol. 5. P. 735-740. https://dx.doi.org/10.1038/nmat1712
  14. Borgani R., Forchheimer D., Bergqvist J., Thoren P.-A., Inganas O., Haviland D.B. // Appl. Phys. Lett. 2014. Vol. 105. N 14. P. 143113. https://doi.org/10.1063/1.4897966
  15. Maehashi K., Katsura T., Kerman K., Takamura Y., Matsumoto K., Tamiya E. // Analyt. Chem. 2007. Vol. 79. N 2. P. 782-787. https://doi.org/10.1021/ac060830g
  16. Chen K.-I., Li B.-R., Chen Y.-T. // NanoToday. 2011. Vol. 6. N 2. P. 131-154. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2011.02.001
  17. Kim D.-S., Jeong Y.-T., Park H.-J., Shin J.-K., Choi P., Lee J.-H., Lim G. // Biosensors Bioelectron. 2004. Vol. 20. N 1. P. 69-74. https://doi.org/10.1016/j.bios.2004.01.025
  18. Yan R., Park J.-H., Choi Y., Heo C.-J., Yang S.-M., Lee L.P., Yang P. // Nature Nanotechnol. 2012. Vol. 7. P. 191-196. https://doi.org/10.1038/nnano.2011.226
  19. Qing Q., Jiang Z., Xu L., Gao R., Mai L., Lieber C.M. // Nature Nanotechnol. 2014. Vol. 9. P. 142-147. https://doi.org/10.1038/nnano.2013.273
  20. Presnova G., Presnov D., Krupenin V., Grigorenko V., Trifonov A., Andreeva I., Ignatenko O., Egorov A., Rubtsova M. // Biosensors Bioelectron. 2017. Vol. 88. P. 283-289. https://doi.org/10.1016/j.bios.2016.08.054
  21. Rubtsova M., Presnova G., Presnov D., Krupenin V., Grigorenko V., Egorov A. // Proced. Technol. 2017. Vol. 27. P. 234-235. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2017.04.099
  22. Krupenin V.A., Presnov D.E., Zorin A.B., Niemeyer J. // Phys. B: Condens. Matter. 2000. Vol. 284-288. N 2. P. 1800-1801. https://doi.org/10.1016/S0921-4526(99)02990-7
  23. Shorokhov V.V., Presnov D.E., Amitonov S.V., Pashkin Yu.A., Krupenin V.A. // Nanoscale. 2017. Vol. 9. N 2. P. 613-620. https://doi.org/10.1039/C6NR07258E
  24. Dagesyan S.A., Shorokhov V.V., Presnov D.E., Soldatov E.S., Trifonov A.S., Krupenin V.A. // Nanotechnology. 2017. Vol. 28. N 22. P. 225304. https://doi.org/10.1088/1361-6528/aa6dea
  25. Преснов Д.Е., Дагесян С.А., Божьев И.В., Шорохов В.В., Трифонов А.С., Шемухин А.А., Сапков И.В., Прохорова И.Г., Снигирев О.В., Крупенин В.А. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. aстрон. 2019. N 2. C. 64-68. http://vmu.phys.msu.ru/file/2019/2/19-2-064.pdf [ Presnov D.E., Dagesyan S.A., Bozhev I.V., Shorokhov V.V., Trifonov A.S., Shemukhin A.A., Sapkov I.V., Prokhorova I.G., Snigirev O.V., Krupenin V.A. // Moscow Univ. Phys. 2019. Vol. 74. N 2. P. 165-170. https://doi.org/10.3103/S0027134919020164
  26. Stern J.E., Terris B.D., Mamin H.J., Rugar D. // Appl. Phys. Lett. 1988. Vol. 53. N 26. P. 2717-2719. https://doi.org/10.1063/1.100162
  27. Domansky K., Leng Y., Williams C.C. // Appl. Phys. Lett. 1993. Vol. 63. N 11. P. 1513-1515. https://doi.org/10.1063/1.110759
  28. Salfi J., Savelyev I., Blumin M., Nair S.V., Ruda H.E. // Nature nanotechnol. 2010. Vol. 5. N 10. P. 737-741. https://doi.org/10.1038/nnano.2010.180
  29. Presnov D.E., Amitonov S.V., Krutitskii P.A., Kolybasova V.V., Devyatov I.A., Krupenin V.A., Soloviev I.I. // Beilstein J. Nanotechnol. 2013. Vol. 4. P. 330-335. https://doi.org/10.3762/bjnano.4.38
  30. Trifonov A.S., Presnov D.E., Bozhev I.V., Evplov D.A., Desmaris V., Krupenin V.A. // Ultramicroscopy. 2017. Vol. 179. P. 33-40. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2017.03.030
  31. Presnov D.E., Bozhev I.V., Miakonkikh A.V., Simakin S.G., Trifonov A.S., Krupenin V.A. // J. Appl. Phys. 2018. Vol. 123. N 5. P. 054503. https://doi.org/10.1063/1.5019250
  32. de Pablo P.J., Colchero J., Gomez-Herrero J., Baro A.M. // Appl. Phys. Lett. 1998. Vol. 73. N 22. P. 3300-3302. https://doi.org/10.1063/1.122751
  33. Автореф. канд. дис. Быков И.В. Развитие и автоматизация методов измерения рельефа и локальных свойств биологических объектов в атомно-силовой микроскопии. 01.04.01. М. 2010. https://search.rsl.ru/ru/record/01004651194
  34. Божьев И.В., Трифонов А.С., Преснов Д.Е., Дагесян С.А., Дорофеев А.А., Циняйкин И.И., Крупенин В.А. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 3. Физ. aстрон. 2020. N 1. C. 42-48. [ Bozhev I.V., Trifonov A.S., Presnov D.E., Dagesyan S.A., Dorofeev A.A., Tsiniaikin I.I., Krupenin V.A. // Moscow Univ. Phys. 2020. Vol. 1. N 1. P. 42-48.] http://vmu.phys.msu.ru/abstract/2020/1/20-1-042/
  35. Reimer L. in Scanning Electron Microscopy: Physics of Image Formation and Microanalysis. Springer. Berlin. Heidelberg, 1985. P. 53. https://doi.org/10.1007/978-3-662-13562-4

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme