Microscope force atomique

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TP2 MA20

AFM GR8

13/04/2010

FERREIRA Julien MTE02

HERMITE Enora MTE02

JEGOREL Théo MTE02

JOHN Delphine TC04

FERREIRA Julien MTE02 - HERMITE Enora MTE02 - JEGOREL Théo MTE02 - JOHN Delphine TC04 TP MA20 AFM GR8 13/04/2010

Les objectifs du TP
Acquisition des images avec l’AFM sur trois types d’échantillons différents Réalisation des mesures topographiques de ces images parle logiciel IP Exploitation des résultats obtenus Comparaison de cette technique avec le MEB pour les mêmes échantillons donnés

Introduction :
L’AFM (microscope à force atomique) permet d’obtenir des images en 3D à très haute résolution à l’échelle atomique et nanométrique. Il sert à visualiser des contrastes topographiques d’un échantillon.

I-

Présentation du matériel :
 Un micro-levier flexible en porte à faux, le « cantilever » généralement en silicium ou nitrure de silicium.  La pointe sonde, « tip » en anglais, placée à l’extrémité du micro- levier avec un rayon de courbure de quelques nanomètres au bout. Elle sert à balayer la surface de l’échantillon et doit être très rigide  L’échantillon  2 vis micrométriques pour déplacer l’échantillon + 1 vis sur la tête  Desscanners piezzo- électriques qui permettent de se déplacer plus finement sur l’échantillon. Un piezzo pour chaque direction. Ils se déplacent grâce au courant et sont paramétrable avec un logiciel.  Laser  Miroir : réfléchi le rayon laser et l’envoi à la photodiode.  Photodiode circulaire divisée en 4 part égales : mesure la déviation du micro- levier et l’envoie au logiciel d’acquisition.  Unecaméra qui permet de repérer la pointe et l’échantillon.

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-

II-

Manipulation
2.1Mode de fonctionnement : « mode contact »

Il existe trois modes possible d’utilisation de la pointe sonde qui sont le mode contact, tapping et non- contact. Ils sont regroupés en deuxcatégories : mode statique et dynamique. Le mode contact est un mode dit « statique » où la pointe appuie sur la surface de l’échantillon. La pointe est repoussée et le micro- levier dévié à cause des forces de répulsions entre les atomes de la pointe et ceux à la surface de l’échantillon → c’est le principe de Pauli : « les fermions ne peuvent pas se trouver au même endroit dans un même état quantique »wikipédia.
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2.2-

Les paramètres

Une source laser issue d’une diode est réfléchie sur le bras du levier qui le renvoie à la photodiode (PSD) sous forme d’un spot lumineux. Selon la quantité de déflexion du levier, le spot lumineux va se trouver à tel ou tel endroit desquadrants de la photodiode. Par exemple, si le levier n’est pas dévié, le spot sera au centre des quadrants donc les 4 parties de la photodiode recevront la même intensité lumineuse. Si le levier est dévié vers le haut, les 2 photodiodes du haut recevront plus d’intensité lumineuse que celles du bas. Cette différence d’intensité de lumière (tension) qui permet de calculer la force appliquée sur une zonede l’échantillon et que l’on utilise pour la rétroaction. 2.3Les réglages

Lorsque l’on connait la tension à une hauteur donnée de l’échantillon, on le calibre de sorte que les signaux électriques soient convertis en différence de hauteur au fur et à mesure du balayage de l’échantillon. Cela donnera le contraste topographique. Pour obtenir la meilleure image possible on peut faire varierdifférents paramètres qui sont :       la taille de la pointe la forme de la pointe la vitesse de balayage la surface de l’échantillon balayée le traitement du signal la qualité du piezzo

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III-

Analyse des images AFM

Calculs et exploitation des résultats : Nous avons...
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