Методы и средства метрологического обеспечения атомно-силовой микроскопии для 3D-метрии рельефа поверхности в нанометровом диапазоне

Аннотация В данной работе приведены результаты исследования методов и средств метрологического обеспечения атомно-силовой микроскопии (далее АСМ) для 3-D метрии рельефа поверхности в нанометровом диапазоне. Рассмотрены основные структурные схемы и принципы работы различных микроскопов, а также исследованы методики их работы. Проанализированы конструктивные особенности оборудования, необходимого для проведения измерений, принципы построения и работы АСМ, а также различных калибровочных мер. Выявлены преимущества и недостатки инструментов для изучения рельефа поверхности в нанометровом диапазоне, а так же разработана методика калибровки АСМ. Цель работы - выбор метода и средств измерений для разработки методики калибровки АСМ в нанометровом диапазоне и экспериментальное получение изображения атомов графита с помощью откалиброванного АСМ. Результаты: - на основании проведенных исследований разработана не имеющая аналогов методика калибровки АСМ в нанометровом диапазоне, на основе которой стало возможным получение изображений атомов графита; - исследованы методы реконструкции изображения для изучения 3-D рельефа поверхности в нанометровом диапазоне; - детально проанализированы факторы, влияющие на точность измерений геометрических параметров рельефа поверхности в нанометровом диапазоне методами атомно-силовой микроскопии, а также исследованы метрологические характеристики калибровочных мер; - проведены экспериментальные исследования разработанной методики калибровки на выбранном оборудовании АСМ. Выводы - метод атомно-силовой микроскопии в комбинации с разработанной методикой калибровки может быть с успехом использован для измерений геометрических параметров нанообъектов на атомарном уровне, что нашло убедительное экспериментальное подтверждение в данной работе на примере визуализации изображений атомов графита.