CКАНУНИРУЮЩАЯ ТУННЕЛЬНАЯ МИКРОСКОПИЯ С ЛЕГИРОВАННЫМ БОРОМ АЛМАЗНЫМ ОСТРИЕМ ДЛЯ IN-SITU ПРОФИЛОМЕТРИИ И ФИНИШНОЙ ОТДЕЛКА В СТАНКАХ АЛМАЗНОГО МИКРОТОЧЕНИЯ

Аннотация

Развитие методов алмазного микроточения с целью повышения качества микро- и нано-размерных деталей критически важно для многих направлений оптики, электроники, космической техники, нанотехнологии и др. Основными проблемами существующих методов алмазного микроточиння является обработка центра детали и необходимость изъятия детали из станка для наноразмерной оценки ее качества. Для решения этих проблем мы предложили новую схему сочетания сканирующей туннельной микроскопии (STM) с легированным бором алмазным острием и станком для алмазного микроточения. После стандартной процедуры точения, STM проводит линейное сканирование поверхности детали в нескольких диагональных направлениях при неподвижной детали. При обнаружении дефектных участков выполняется быстрая процедура не растрового сканирования дефектного участка в режиме постоянной высоты и проводится наноконтактная обработка дефектного участка с последующим повторным сканированием. Мы представили методики выращивания легированных бором монокристаллов алмаза для острия/резца STM. Для определения оптимального уровня содержания бора в алмазном острие/резце комбинированного STM анализировались достоверно-измеряемые значения туннельного тока при максимальном для туннелирования напряжении смещения и минимально возможном туннельном зазоре в системе «острие-образец» STM. Установлено, что при финишной обработке и профилометрии поверхности кремния следует использовать алмазы с концентрацией носителей зарядов не менее 8×10¹⁰ cm^-3, что соответствует концентрации бора в алмазе ≈100 ppm, а при обработке и сканированию поверхности металлов концентрация бора в алмазном острие должна быть на уровне ≈10 ppm.