MICROSCOPIA A FORZA
ELETTRICA (EFM), IMMAGINE
DI POTENZIALE
SUPERFICIALE (SP) E
MODIFICA ELETTRICA DELLA
SUPERFICIE ATTRAVERSO LA
MICROSCOPIA A FORZA
ATOMICA (AFM)
Dall’omonimo articolo di F.M.Serry,
K.Kjoller,J.T.Thornton,R.J.Tench, D. Cook
EFM, SP: tecniche utili alla caratterizzazione di
materiali per le proprietà elettriche
Una punta conduttiva di un AFM interagisce con il
campione attraverso forze coulombiane a lungo
raggio. Le interazioni modificano l’ampiezza e la fase
di oscillazione del cantilever.
EFM
l’immagine riporta la
fase,ampiezza o frequenza
del cantilever per ogni
punto (x,y) della superficie
analizzata del campione.
Tali grandezze sono legate
al gradiente del campo
elettrico presente tra
punta e campione
SP
l’immagine riporta le
variazioni di potenziale in
ogni punto (x,y) della
superficie del campione.
ELECTRIC FORCE MICROSCOPY (EFM)
Rilevazione di ampiezza e fase.
Modulazione di frequenza
SURFACE POTENTIAL IMAGING (SP)
Analisi del potenziale elettrostatico
superficiale
ESEMPI DI APPLICAZIONI
• Rilevazione di buche
di potenziale, non
visibili in un’immagine
topografica
TOPOGRAPHY
SP
• Individuazione ed
analisi dei difetti nei
dispositivi elettronici
TOPOGRAPHY
EFM
• Analisi quantitativa del
potenziale di contatto che si
instaura in prossimita’ della
giunzione tra due materiali
differenti.
L’immagine topografica
evidenzia differenze nella
‘pulizia’ dei materiali (Cu, Al).
L’immagine SP permette di
stimare il potenziale di
contatto (400 mV)
TOPOGRAPHY
FM-EFM
• Scrittura (attraverso una polarizzazione locale)
e lettura di bits su materiali ferroelettrici. La
dimensione dei bit (4 in figura) è determinata
dalla forma della punta, dalle proprietà del
materiale e dalla tensione richiesta per
raggiungere il livello di polarizzazione voluto
TOPOGRAPHY
EFM
• Studio delle proprietà elettriche di trasporto di
composti disordinati conduttore – isolante.
Calcolo della frazione di volume occupata dal
materiale conduttore
calcolo della ‘soglia di
percolazione’
TOPOGRAPHY
EFM
• Le due immagini si riferiscono ad un fascio di
nanofili incastonato in una matrice di allumina
(Al2O3). L’immagine EFM (in modalità
rivelazione di ampiezza) consente di vedere
che un filo è interrotto (X).
In alto a sinistra si vede una carica intrappolata
nel materiale.