AFM E STM: MICROSCOPIAS DE FORÇA ATÔMICA E

TUNELAMENTO

Sebastião G. dos Santos FilhoLSI/PSI/EPUSP

Tópicos

✔ Introdução

✔ Equipamento AFM/STM

✔ Rugosidade

✔ Diagrama de forças

✔ Aplicações

Introdução: Dimensões

Microscópio de tunelamento

Inventado por Binnig e

Rohrer em 1981 na IBM

Resolução

Moléculas, átomos de superfície de metais.

100 milhões de vezesMicroscópio de tunelamento

Vírus, moléculas orgânicas grandes, estruturas de células

1000 a 500000 vezesMicroscópio eletrônico de transmissão

Superfície de órgãos animais e vegetais, circuitos impressos, componentes da superfície de metais

20 a 100000 vezesMicroscópio eletrônico de varredura

Glóbulos vermelhos do sangue, bactérias, células animais e vegetais

60 a 120 vezesMicroscópio ótico

Insetos muito pequenos, peças de relojoaria, algas

7 a 150 vezesMicroscopio estereoscópico

Cristais de neve1vezOlho humano

AmostrasAumento de imagens

EquipamentoO que a vista alcança

Efeito quântico: Capacitor MOS e tunelamento

STM: Microscopia detunelamento

AFMAFM

AFM: nanoscope

Detalhe dos cantilevers

AFM: torre

AFM: torre + PC

Interação da sonda e superfície

Diagrama de Forças

Superfície de Mica

Rugosidade

∑=

−=n

i

Ln

ZZiw

1

2__

)()(

∑=

−=

n

ia n

ZZiR

1

__

Escalamento da Rugosidade

10 100 1000 100001

10

100

90min.

30min.15min.10min.5min.2min.w

(l,t)

(nm

)

l (nm)

Tapping Mode

Tapping Mode

Tapping Mode

Tapping Mode

Colágeno: scan de 2um

Fluoreto de lítio: scan de 1um

Si(100): scan de 1um com terraços de 0,14 nm

Superfície SiGe sobre Si: scan de 40 um

Lift Mode

Lift Mode: scan de 25 um

Topografia superficial e mapa de gradiente de forca magnetica

Lift Mode: tape de audio

Lateral Force Mode

Lateral Force Mode:scan de 30 um

Camada definida quimicamente: diferentes coef. De friccao

Phase Imaging

Phase Imaging

Nanofio de silicio: Oxidação Anódica do Si

Nanofios de Silício

Nanofios de Silício

● Oxidação anódica localizada do silício.

● Processos de corrosão úmida e sêca de silício.

Processo de fabricação do transistor monoelétron

Funcionamento do transistor monoelétron

Símbolo e circuito

Simbolo e circuito

Bibliografia

● S. N. Magonov and M-H. Whangbo, “Surface Analysis with STM and AFM, VCH, New York, 1996.