Автoры: Антoненкo Сергей Ваcильевич, Малинoвcкая Ольга Сергеевна.
Изoбретение oтнocитcя к oблаcти вакуумнoй техники и технoлoгии пoлучения углерoдных нанocтруктур, таких как углерoдные нанoнoтрубки на кoнчике зoндoв, которые применяютcя в зондовой микроcкопии для прецизионного cканирования. Споcоб получения зондов c углеродными нанотрубками оcущеcтвляетcя путем нанеcения углеродных пленок c нанотрубками методом магнетронного раcпыления в вакууме при поcтоянном токе 100-140 мА c иcпользованием мишени из углерода с катализатором роста нанотрубок. Заготовки зондов помещают в вакуумную установку. Далее проводится напыление углеродной пленки с нанотрубками в остаточной атмосфере инертного газа. Изобретение позволяет получать зонды с углеродными нанотрубками, расположенными перпендикулярно поверхности зонда, в необходимых количествах, без использования взрывоопасных веществ и сложных установок.
Изобретение относится к области вакуумной техники и технологии получения углеродных наноструктур, таких как углеродные нанотрубки на кончике зонда. Они могут быть использованы в зондовой микроскопии в качестве сканирующего зонда для прецизионного сканирования, заметного улучшения контроля качества образцов и для нанолитографии.
Данный способ был реализован с помощью научно-исследовательской вакуумной установки УРМ-3 [3].
На фиг.1 изображена схема экспериментальной установки, состоящей из вакуумной камеры 1, магнетронного узла с мишенью 2, держателя образцов 3 и пластины с зондами 4. В качестве мишени использовался диск из чистого графита для стержней реакторов с металлическими катализаторами Y, Ni (иногда Со, Fe). Площади поверхностей составных частей мишени соотносились как C:Y:Ni=94:5:1. После предварительной откачки в камеру напускался рабочий газ - аргон. В качестве заготовок зондов использовалась платино-иридиевая, вольфрамовая и золото-коваровая проволока. Проволока, разрезанная на части длиной 2-3 см, закреплялась в держателе образцов на расстоянии 3-5 см над мишенью.
Эти заготовки зондов помещались в вакуумную установку. Далее проводилось напыление углерода в остаточной атмосфере инертного газа. Электрический режим разряда: постоянный ток питания мишени 100-140 мА, напряжение разряда 150-400 В.
Полученные зонды с нанотрубками исследовались на растровом электронном микроскопе (РЭМ), а также проводилось сравнительное тестирование с зондами без нанотрубок на сканирующем туннельном микроскопе (СТМ).
Методом РЭМ были исследованы кончики зондов - на большинстве зондов были обнаружены нанотрубки диаметром от 10 нм, расположенные перпендикулярно к поверхности зонда.
По результатам сравнительного тестирования полученных зондов и зондов без нанотрубок была подтверждена высокая разрешающая способность зондов с нанотрубками вплоть до атомарного разрешения.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать зонды с углеродными нанотрубками диаметром от 10 нм и расположенными перпендикулярно поверхности зонда в необходимых количествах без использования взрывоопасных веществ (углеводородов и т.п.) и сложных установок. Помимо этого получаемые зонды отличаются прочностью, малодефектностью и износостойкостью.
Список литературы:
[1] А.В.Н. Тау, J. Т. L. Thong «Fabrication of super-sharp nanowire atomic force microscope probes using a field emission induced growth techniques». // Review of scientific instruments, v. 75, 10 (2004), 3248-3255.
[2] Y. Shingaya, T. Nakayama, M. Aono «Carbon nanotube tip for scanning tunneling microscopy». // Physica B, 323 (2002), 153-155.
[3] Антоненко С. В., Мальцев С.Н., RU 2218299 С1, 17.07.2002.
