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
Detalhe dos cantilevers
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)
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: 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
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.