CКАНУВАЛЬНА ТУНЕЛЬНА МІКРОСКОПІЯ З ЛЕГОВАНИМ БОРОМ АЛМАЗНИМ ВІСТРЯМ ДЛЯ IN-SITU ПРОФІЛОМЕТРІЇ ТА ФІНІШНОЇ ОБРОБКИ В СТАНКАХ АЛМАЗНОГО МІКРОТОЧІННЯ
Анотація
Розвиток методів алмазного мікроточіння з метою підвищення якості мікро- та нано-розмірних деталей критично важливий для багатьох напрямків оптики, електроніки, космічної техніки, нанотехнології та ін. Основними проблемами існуючих методів алмазного мікроточіння є обробка центру деталі та необхідність вилучення деталі з верстату для нанорозмірної оцінки її якості. Для вирішення цих проблем ми запропонували нову схему поєднання сканувальної тунельної мікроскопії (STM) з легованим бором алмазним вістрям/різцем та верстатом для алмазного мікроточіння. Після стандартної процедури точіння, STM виконує лінійне сканування поверхні деталі в декількох діагональних напрямках при нерухомій деталі. При виявленні дефектних ділянок, проводиться швидка процедура нерастрового сканування дефектної ділянки в режимі постійної висоти і виконується наноконтактна обробка дефектної ділянки з подальшим повторним скануванням. Ми представили методики вирощування легованих бором монокристалів алмазу для вістрь/різців STM. Для визначення оптимального рівня вмісту бору у алмазному вістрі/різці комбінованого STM аналізувалися достовірно-вимірювані значення тунельного струму при максимальній для тунелювання напрузі зсуву і мінімально-можливому тунельному зазорі в системі «вістря-зразок» STM. Встановлено, що при фінішній обробці і профілометрії поверхні кремнію слід використовувати алмази з концентрацією носіїв зарядів не менше 8×1010 cm-3, що відповідає концентрації бору в алмазі ≈100 ppm, а при обробці та скануванню поверхні металів концентрація бору в алмазному вістрі повинна бути на рівні ≈10 ppm.