Особенность-ориентированное сканирование

Изображение поверхности углеродной плёнки, полученное способом ООС (АСМ, прерывистый контакт). В качестве особенностей использовались углеродные кластеры (холмики) и межкластерные области (ямки).

Особенность-ориентированное сканирование (ООС, англ. FOS – feature-oriented scanning) — способ прецизионного измерения рельефа поверхности на сканирующем зондовом микроскопе, при котором особенности (объекты) поверхности служат в качестве опорных точек для привязки зонда микроскопа. В ходе ООС, переходя от одной особенности поверхности к расположенной по соседству другой особенности поверхности, производится измерение относительного расстояния между особенностями, а также измерения рельефов окрестностей этих особенностей. Описанный подход позволяет просканировать заданную область на поверхности по частям, после чего восстановить целое изображение из полученных фрагментов. Кроме указанного допустимо использование другого названия метода – объектно-ориентированное сканирование.

Рельеф

Под особенностями поверхности понимаются любые элементы её рельефа, которые в широком смысле выглядят как холм или яма. Примерами особенностей (объектов) поверхности являются: атомы, междоузлия, молекулы, зёрна, наночастицы, кластеры, кристаллиты, квантовые точки, наноостровки, столбики, поры, короткие нанопроводники, короткие наностержни, короткие нанотрубки, вирусы, бактерии, органеллы, клетки и т. п.

ООС предназначено для высокоточного измерения рельефа поверхности (см. Рис.), а также других её свойств и характеристик. Кроме того, ООС позволяет получить более высокое, чем при обычном сканировании, пространственное разрешение. Благодаря ряду встроенных в ООС приёмов практически отсутствуют искажения, вызываемые тепловыми дрейфам и ползучестями (крипами).

Применение

Области применения ООС: метрология поверхности, прецизионное позиционирование зонда, автоматическая характеризация поверхности, автоматическая модификация/стимуляция поверхности, автоматическая манипуляция нанообъектами, нанотехнологические процессы сборки “снизу вверх”, согласованное управление аналитическими и технологическими зондами в многозондовых устройствах, управление атомными/молекулярными ассемблерами, управление зондовыми нанолитографами и др.

См. также

• Встречное сканирование
• Особенность-ориентированное позиционирование

Литература

1. R. V. Lapshin. Feature-oriented scanning methodology for probe microscopy and nanotechnology (англ.) // Nanotechnology : journal. — UK: IOP, 2004. — Vol. 15, no. 9. — P. 1135—1151. — ISSN 0957-4484. — doi:10.1088/0957-4484/15/9/006. (имеется перевод на русский Архивная копия от 14 декабря 2018 на Wayback Machine).

2. R. V. Lapshin. Automatic drift elimination in probe microscope images based on techniques of counter-scanning and topography feature recognition (англ.) // Measurement Science and Technology : journal. — UK: IOP, 2007. — Vol. 18, no. 3. — P. 907—927. — ISSN 0957-0233. — doi:10.1088/0957-0233/18/3/046. (имеется перевод на русский Архивная копия от 15 декабря 2018 на Wayback Machine).

3. R. V. Lapshin. Feature-oriented scanning probe microscopy // Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology (англ.) / H. S. Nalwa. — USA: American Scientific Publishers, 2011. — Vol. 14. — P. 105—115. — ISBN 1-58883-163-9.

4. Р. Лапшин. Особенность-ориентированная сканирующая зондовая микроскопия: прецизионные измерения, нанометрология, нанотехнологии “снизу-вверх” (рус.) // Электроника: Наука, Технология, Бизнес : журнал. — Российская Федерация: Техносфера, 2014. — № Спецвыпуск “50 лет НИИФП”. — С. 94—106. — ISSN 1992-4178.

5. R. V. Lapshin. Drift-insensitive distributed calibration of probe microscope scanner in nanometer range: Approach description (англ.) // Applied Surface Science : journal. — Netherlands: Elsevier B. V., 2015. — Vol. 359. — P. 629—636. — ISSN 0169-4332. — doi:10.1016/j.apsusc.2015.10.108.

6. R. V. Lapshin. Drift-insensitive distributed calibration of probe microscope scanner in nanometer range: Virtual mode (англ.) // Applied Surface Science : journal. — Netherlands: Elsevier B. V., 2016. — Vol. 378. — P. 530—539. — ISSN 0169-4332. — doi:10.1016/j.apsusc.2016.03.201.

7. R. V. Lapshin. Drift-insensitive distributed calibration of probe microscope scanner in nanometer range: Real mode (англ.) // Applied Surface Science : journal. — Netherlands: Elsevier B. V., 2019. — Vol. 470. — P. 1122—1129. — ISSN 0169-4332. — doi:10.1016/j.apsusc.2018.10.149.

8. R. V. Lapshin. Availability of feature-oriented scanning probe microscopy for remote-controlled measurements on board a space laboratory or planet exploration rover (англ.) // Astrobiology : journal. — USA: Mary Ann Liebert, 2009. — Vol. 9, no. 5. — P. 437—442. — ISSN 1531-1074. — doi:10.1089/ast.2007.0173.

9. Р. В. Лапшин. Наблюдение гексагональной сверхструктуры на пиролитическом графите методом особенность-ориентированной сканирующей туннельной микроскопии // XХV Российская конференция по электронной микроскопии (РКЭМ-2014). — 2-6 июня, Черноголовка, Россия: Российская академия наук, 2014. — Vol. 1. — P. 316-317.

Архивная копия от 14 декабря 2018 на Wayback Machine

10. D. W. Pohl, R. Möller. “Tracking” tunneling microscopy (англ.) // Review of Scientific Instruments : journal. — USA: AIP Publishing, 1988. — Vol. 59, no. 6. — P. 840—842. — ISSN 0034-6748. — doi:10.1063/1.1139790.

11. B. S. Swartzentruber. Direct measurement of surface diffusion using atom-tracking scanning tunneling microscopy (англ.) // Physical Review Letters : journal. — USA: American Physical Society, 1996. — Vol. 76, no. 3. — P. 459—462. — ISSN 0031-9007. — doi:10.1103/PhysRevLett.76.459.

12. S. B. Andersson, D. Y. Abramovitch. A survey of non-raster scan methods with application to atomic force microscopy // Proceedings of the American Control Conference (ACC '07). — July 9-13, New York, USA: IEEE, 2007. — P. 3516-3521. — doi:10.1109/ACC.2007.4282301.

Архивная копия от 14 декабря 2018 на Wayback Machine

Ссылки

• Feature-oriented scanning Архивная копия от 5 октября 2013 на Wayback Machine, Research section, Lapshin's Personal Page on SPM & Nanotechnology