полевая ионная микроскопия

Термин

полевая ионная микроскопия

Термин на английском

field ion microscope

Синонимы

Аббревиатуры

ПИМ, FIM

Связанные термины

микроскопия

Определение

микроскопия поверхности образца, имеющего форму острой иглы, основанная на использовании эффекта полевой десорбции атомов "изображающего" газа, адсорбирующихся на исследуемую поверхность.

Описание

Полевая ионная микроскопия была изобретена Э.Мюллером в 1951 г. Установка для полевой ионной микроскопии схематически показана на рис.1а. Основными ее элементами служат образец в виде острой иглы, находящийся под высоким положительным потенциалом (1 – 10 кэВ), и флюоресцентный экран, в современных установках замененный на микроканальную пластину, которые помещаются в откачиваемую камеру. Камера заполнена «изображающим» газом, обычно гелием или неоном при давлении от 10^-5 до 10^-3 Торр. Образец охлаждается до низких температур (~20 – 80 К).

Принцип формирования изображения проиллюстрирован на рис. 1б. Изображающий газ вблизи иглы поляризуется в поле, а поскольку поле неоднородно, то поляризованные атомы газа притягиваются к поверхности иглы. Адсорбированные атомы могут ионизироваться за счет туннелирования электронов в иглу, и образовавшиеся ионы ускоряются полем в сторону экрана, где и формируется изображение поверхности-эмиттера. Разрешение полевого микроскопа определяется термической скоростью изображающего иона и при охлаждении иглы до низких температур может составлять до 0,1 нм, т.е. иметь атомное разрешение (рис. 2).

Ограничения на материал иглы те же, что и для полевого эмиссионного микроскопа; вследствие этого большинство исследований с помощью полевого ионного микроскопа связано с тугоплавкими металлами (W, Mo, Pt, Ir). Наиболее яркие результаты, полученные с помощью полевой ионной микроскопии, относятся к исследованию динамического поведения поверхностей и поведения атомов на поверхности. Предметом изучения служат явления адсорбции и десорбции, поверхностная диффузия атомов и кластеров, движение атомных ступеней, равновесная форма кристалла и т. д.

Авторы

• Зотов Андрей Вадимович, д.ф.-м.н.
• Саранин Александр Александрович, д.ф.-м.н.

Ссылки

1. Введение в физику поверхности: Пер. с англ. / Оура Кендзиро, Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В., Катаяма М. - М. Наука, 2006. - 490 с.

Иллюстрации

Рис.1. (а) Экспериментальная установка для полевой ионной микроскопии. (б) Схематическая диаграмма, иллюстрирующая процесс получения изображения в микроскопе. Источник: Tsong T.T., Chen C. Dynamics and diffusion of atoms at stepped surfaces // The chemical physics of solid surfaces. - Amsterdam: Elsevier, 1997.- Vol. 8: Growth and properties of ultrathin epitaxial layers / Ed. by D.A. King, D.P. Woodruff. - P. 102 -148

Рис.2. Изображение в полевом ионном микроскопе вольфрамовой иглы радиуса ~12 нм, полученное при температуре 21 К. Источник: Tsong T.T., Sweeney J. Direct observation of the atomic structure of W(100) surface // Solid State Commun. 1979 - Vol. 30. N 7. - P. 767-770.

Теги

Разделы

Зондовые методы микроскопии и спектроскопии: атомно-силовая, сканирующая туннельная, магнитно-силовая и др.

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)