Objemová struktura

Analýza složení vzorku, nebo alespoň některých jeho fyzikálních vlastností, která by se neomezovala na povrch, ale byla provedena v celém objemu, je snem nejen metrologů, ale i mnoha vědců v oboru fyziky, chemie a materiálového inženýrství. Metody pro nedestruktivní analýzu v objemu jsou však zatím velmi málo rozvinuté a je otázkou, zda můžeme v nejbližší době očekávat v jejich vývoji nějaký dramatický obrat.

Pokud se zajímáme o chemické složení, je možné využít metody destruktivní, založené na elektronové mikroskopii, opracování vzorku iontovým svazkem a podobné techniky, které nám umožní regulovaně vzorek odprašovat za současného zkoumání chemických vlastností odprašovaných částic, například hmotnostním spektrometrem.

V oblasti nedestruktivních metod založených na rastrovací sondové mikroskopii je situace podstatně složitější. Existuje několik metod, které 3D analýzu v principu umožňují, například na základě lokální magnetické rezonance nebo na základě šíření tepla z nestacionárního zdroje. Jedná se ale vždy o složité experimenty vyžadující jak velmi specializované přístrojové vybavení, tak velmi náročné zpracování naměřených dat.

Pokud se spokojíme jen s některými fyzikálními veličinami, můžeme použít i metody nedestruktivní, podle toho, co nám vzorek umožňuje. V průhledných vzorcích můžeme sledovat vnitřní strukturu opticky. Příkladem je zde uvedené měření lokální reflexe pomocí rastrovacího optického mikroskopu v blízkém poli (SNOM), kde můžeme pozorovat interferenci mezi delaminovanou tenkou vrstvou diamantu podobné uhlíkové vrstvy a substrátem.

Taková optická data je možné interpretovat postupy známými z reflektometrie a je tak možné lokálně určit například index lomu; v ideálním případě bychom tedy mohli systém považovat za multivrstvu a analyzovat její lokální vlastnosti. Je patrné, že i když by se v tomto případě jednalo o měření v objemu, nemůžeme takový postup považovat za univerzální metodu analýzy objemových vlastností vzorku.

SNOM snímek delaminované vrstvy

Z pohledu metrologie čeká metody 3D analýzy ještě dlouhá cesta, nejblíže ke kvantitativním měřením jsou metody destruktivní, pracující na bázi elektronové mikroskopie.

Na našem oddělení se zabýváme otázkami objemové rekonstrukce dat z optických a termálních SPM metod; objemové jevy a jejich vliv na výsledky měření pomocí SPM technik se snažíme modelovat pomocí metody konečných prvků a metody FDTD.


(c) CMI 2012

Novinky

Zveme vás na Seminář o metodách blízkého pole.

Snímek měsíce


Atomární schodky na Si

Kontakt

Oddělení primární nanometrologie a technické délky
Český metrologický institut
Okružní 31, 638 00 Brno
pklapetek(at)cmi.cz