MICROSCOPIA A FORZA ELETTRICA (EFM), IMMAGINE DI POTENZIALE SUPERFICIALE (SP) E MODIFICA ELETTRICA DELLA SUPERFICIE ATTRAVERSO LA MICROSCOPIA A FORZA ATOMICA (AFM) Dall’omonimo articolo di F.M.Serry, K.Kjoller,J.T.Thornton,R.J.Tench, D. Cook

EFM, SP: tecniche utili alla caratterizzazione di materiali per le proprietà elettriche Una punta conduttiva di un AFM interagisce con il campione attraverso forze coulombiane a lungo raggio. Le interazioni modificano l’ampiezza e la fase di oscillazione del cantilever. EFM l’immagine riporta la fase,ampiezza o frequenza del cantilever per ogni punto (x,y) della superficie analizzata del campione. Tali grandezze sono legate al gradiente del campo elettrico presente tra punta e campione SP l’immagine riporta le variazioni di potenziale in ogni punto (x,y) della superficie del campione.

ELECTRIC FORCE MICROSCOPY (EFM) Rilevazione di ampiezza e fase. Modulazione di frequenza

SURFACE POTENTIAL IMAGING (SP) Analisi del potenziale elettrostatico superficiale

ESEMPI DI APPLICAZIONI Rilevazione di buche di potenziale, non visibili in un’immagine topografica Individuazione ed analisi dei difetti nei dispositivi elettronici TOPOGRAPHY SP TOPOGRAPHY EFM

Analisi quantitativa del potenziale di contatto che si instaura in prossimita’ della giunzione tra due materiali differenti. L’immagine topografica evidenzia differenze nella ‘pulizia’ dei materiali (Cu, Al). L’immagine SP permette di stimare il potenziale di contatto (400 mV)

TOPOGRAPHY FM-EFM Scrittura (attraverso una polarizzazione locale) e lettura di bits su materiali ferroelettrici. La dimensione dei bit (4 in figura) è determinata dalla forma della punta, dalle proprietà del materiale e dalla tensione richiesta per raggiungere il livello di polarizzazione voluto

TOPOGRAPHY EFM Studio delle proprietà elettriche di trasporto di composti disordinati conduttore – isolante. Calcolo della frazione di volume occupata dal materiale conduttore calcolo della ‘soglia di percolazione’

TOPOGRAPHY EFM Le due immagini si riferiscono ad un fascio di nanofili incastonato in una matrice di allumina (Al2O3). L’immagine EFM (in modalità rivelazione di ampiezza) consente di vedere che un filo è interrotto (X). In alto a sinistra si vede una carica intrappolata nel materiale.