Туннельно-зондовая спектроскопия поверхностей кристаллов в атмосферных условиях

Фирсов, Дмитрий Сергеевич

Туннельно-зондовая спектроскопия поверхностей кристаллов в атмосферных условиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

Фирсов, Дмитрий Сергеевич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Рязань МЕСТО ЗАЩИТЫ

1999 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Туннельно-зондовая спектроскопия поверхностей кристаллов в атмосферных условиях»

Автореферат диссертации на тему "Туннельно-зондовая спектроскопия поверхностей кристаллов в атмосферных условиях"

На правах рукописи

Р Г о ОД ~ 1 $>¿J £300

Фирсов Дмитрий Сергеевич

ТУННЕЛЬНО - ЗОНДОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ КРИСТАЛЛОВ В АТМОСФЕРНЫХ

УСЛОВИЯХ

01.04.04 - Физическая электропика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических паук

Рязань - 2000

Работа выполнена в Рязанской государственной радиотехнической академии

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор И.В.Закурдаев

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Ф.И.Далидчик

доктор физико-математических наук, профессор С.С.Волков

Ведущая организация: Московский государственный университет

им. М.В. Ломоносова

Защита диссертации состоится у/" ¿7^ 2000 г. в /¿"часов на заседании диссертационного совета К, 113.10.02 в Рязанском государственном педагогическом университете им. С.А.Есенина по адресу: 390000, г. Рязань, ул. Свободы, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Рязанского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан " /( " О/ 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико - математических наук, доцент ^ МВ.Чиркин

В3№,ГсЛ^ОЗ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. После появления в 1982 г. первого сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) Биннига и Рорера туннельная микроскопия получила бурное развитие. Интерес к СТМ объясняется его уникальным разрешением: до нескольких сотых нанометра по нормали к поверхности исследуемого образца и десятые доли нанометров - вдоль нее. Микроскоп может работать не только в высоком вакууме, но и на воздухе и даже в жидкой среде. СТМ позволяет получать весьма богатую информацию: сведения о микрорельефе поверхности, локальной эффективной работе выхода (высоте потенциального барьера между зондом и образцом), спектре электронных состояний.

При изучении морфологии поверхности кристаллов с помощью СТМ в условиях воздушной среды всегда следует принимать во внимание то, что поверхности образца и зонда могут быть покрыты окисными слоями, влагой и т.д. Достоверность СТМ-исследований геометрических размеров нанообразований (фасеток, ступеней, дефектов в виде неровностей, кластеров типа квантовых точек и т.п.) в режиме постоянного туннельного тока будет определяться значениями потенциального барьера между зондом и образцом. Минимум информации по исследованию потенциального барьера методом воздушной сканирующей туннельной спектроскопии (СТС), а также сообщение об успешной идентификации адсорбированных частиц методом туннельной колебательной спектроскопии [1], простимулировали проведение настоящего исследования на образцах пиролитического графита марки ВПГ, вольфрама, золота (так как они обладают разной кристаллографической структурой и наиболее устойчивыми поверхностями в атмосферных условиях), а также ниобия и титана.

Цель настоящей работы заключается в изучении потенциального барьера и поверхностных локализованных энергетических состояний поверхностей кристаллов методом туннельной спектроскопии в атмосферных условиях.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

1. Отработка методики изучения потенциального барьера между зондом и образцом в атмосферных условиях методом туннельной спектроскопии.

2. Исследование потенциального барьера между зондом и кристаллическими поверхностями с различной структурой и предысторией.

3. Изучение поверхностных локализованных энергетических состояний методом туннельной колебательной спектроскопии.

4. Исследование распределения потенциального барьера по реальной поверхности кристаллов с развитой структурой, а также оценка влияния потенциального барьера на достоверность гуннельно-микроскопических исследований.

Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что впервые:

1. Методом туннельной спектроскопии изучен потенциальный барьер между зондом и окисленной поверхностью монокристаллов тугоплавких металлов (грани (110) вольфрама и ниобия) и получены аномально низкие значения потенциального барьера (менее 0.3 эВ).

2. Определены величины потенциального барьера между зондом и образцами с разной кристаллографической структурой (ГПУ -графит, ГЦК - золото, ОЦК - вольфрам), и показано, что величина потенциального барьера практически не зависит от кристаллографической структуры образца.

3. Методом воздушной туннельной колебательной спектроскопии получены колебательные серии автоэмиссионных резонансов ВАХ СТМ на образце монокристалла ниобия (110).

4. Изучены особенности распределения потенциального барьера между зондом и образцом в области ступеней на образце графита и вицинальных гранях \¥(110), 1ЧЬ(110).

5. Разработана и опробована количественная методика учета неоднородности потенциального барьера между зондом и образцом при СТМ/СТС-исследованиях реальной поверхности кристалла.

Научно-практическое значение результатов работы заключается в том, что:

1. Методика и результаты, полученные при изучении потенциального барьера между зондом и образцом в воздушном

туннельно-зондовом микроскопе, могут использоваться при определении геометрических размеров нанообразований с помощью СТМ.

2. Разработана и опробована методика экспресс-анализа адсорбированных частиц на основе сканирующей туннельной колебательной спектроскопии.

3. Результаты исследований используются в учебном процессе: на лекционных курсах, в дипломном проектировании, а также в электронном учебнике, созданном в рамках программы Минобразования "Высокие технологии в образовании".

микроскопических и спектроскопических изображений при сканировании по разным направлениям (Х,У), соответствием полученных результатов данным других исследователей, применением комплекса методов исследования.

Научные положения, выносимые па защиту:

1. При измерении потенциального барьера между зондом и образцами монокристаллов У/(110) и МЬ(110) методом туннельной спектроскопии в условиях воздушной среды получаемые значения потенциального барьера имеют аномально низкие величины, не превышающие 0,3 эВ.

2. Аномально низкие значения потенциального барьера между зондом и образцом \У(110) при измерении методом туннельной спектроскопии в условиях воздушной среды не связаны с понижением потенциального барьера от 4-5 эВ до 0.3 эВ и менее вследствие эффекта Шоттки, а определяются как энергетическая разность между дном разрешенной энергетической зоны в слое окисла, расположенной выше уровня Ферми, и уровнем Ферми.

3.На образце №(110) получены серии автоэмиссионных резонансов ВАХ СТМ, на которых идентифицированы резонансные максимумы, соответствующие одноквантовым, двухквантовым и комбинированным колебательным переходам молекул физически адсорбированной воды.

Апробация работы. Результаты диссертации были доложены на:

1. Международной конференции "Эмиссионная электроника, новые методы и технологии ", Ташкент, Узбекистан, 1997;

2. Всероссийском совещании "Зондовая микроскопия - 99", Н.Новгород, 1999;

3. Международной конференции "12th International Vacuum Microelectronics Conference", Darmstadt, Germany, 1999;

4. Международной конференции "Проблемы и прикладные вопросы физики", Саранск, 1999;

5. II республиканской конференции по физической электронике, Ташкент, 1999.

Публикации.

Результаты исследований опубликованы в 10 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 83 наименований. Объем работы составляет 125 страниц машинописного текста, включая 53 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика диссертационной работы: обоснована актуальность темы, сформулированы цели работы, определена научная новизна и показана практическая ценность полученных результатов. Перечислены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации результатов, объеме и структуре работы.

Первая глава представляет собой анализ опубликованных работ по теме диссертации. Рассмотрены физические основы сканирующей туннельной микроскопии/спектроскопии (СТМ/СТС), кратко описаны конструкция, функциональная схема и методика работы с прибором. Отмечена высокая информативность данного метода исследования при изучении локальных свойств поверхности в режиме стабилизации туннельного тока: возможность в одном эксперименте с высоким пространственным

разрешением получать информацию о топографии поверхности, потенциальном барьере между зондом и образцом (ПБ) и плотности электронных состояний образца. Проанализированы исследования ПБ методом туннельной спектроскопии (ТС), приведены ранее полученные экспериментальные данные по определению ПБ методом ТС на реальных поверхностях и изложены особенности метода сканирующей туннельной колебательной спектроскопии. Завершается глава конкретизацией задач, решаемых в диссертационной работе.

Во второй главе изложены результаты изучения механизмов прохождения тока воздушного СТМ.

Эксперименты проводились на вицинальной грани (110) поликристаллическом золоте (контактная площадка геркона МК -17) и сколе графита ВПГ с использованием зондов из проволоки сплава Рйг. Исследовались зависимости тока 1 от расстояния между зондом и образцом г при разорванной обратной связи. Измерения проводились в динамическом и статическом режимах. В большинстве случаев зависимости 1=Г(г) хорошо аппроксимировались экспоненциальной функцией.

Туннельный ток, протекающий между берегами туннельного контакта, определяется видом потенциальной энергии электрона в области туннельного контакта, электронными свойствами и геометрической формой его берегов. Представления о туннельном токе дает одномерная модель при плоских берегах туннельного контакта. При малом напряжении V между зондом и образцом (еУ<еф)

1~ехр[-1/2^(еф)ш], (1)

где (еср) - ПБ, т - масса электрона, Й- постоянная Планка. Из зависимостей 1=Г(г) определялись величины ПБ. Для определения значения ПБ использовали выражения:

сИпШг»-—(еср)1/2, (2)

йУй2*-1-Лт(е<р)ш. (3)

Для 1=1"(г), полученных на свежем сколе графита ВПГ и золота, характерны величины еср не более 0.3 эВ. Подготовка вицинали \У(110) непосредственно перед СТМ/СТС-исследованиями

осуществлялась стандартной процедурой электрохимической полировки в растворе 3 % NaOH. На вицинальной грани W(110) после электрохимической полировки наблюдали эффект деградации туннельного контакта. Впервые подобное явление было описано в [2] для образца Si(lll) и вольфрамового зонда. Деградация туннельного контакта проявлялась в уменьшении величины ПБ от ~0.3 эВ непосредственно после электрохимической полировки до 0.04 эВ при экспозиции под зондом СТМ в течение 1 часа (сканирование поверхности зондом не проводилось). При последовательном измерении ВАХ (по ВАХ определялся спектр электронных состояний выше уровня Ферми) и зависимости I=f(z) на образце W(110) наблюдалась корреляция между пиком туннельной проводимости и рассчитанным по формуле (2) значением ПБ. Низкие значения потенциального барьера при измерении методом ТС определяются как энергетическая разность между дном разрешенной энергетической зоны в слое окисла, расположенной выше уровня Ферми, и уровнем Ферми.

Результаты, полученные при исследовании туннельного промежутка воздушного СТМ, хорошо согласуются с данными по исследованию туннельных явлений в структурах металл-диэлектрик-металл.

Отмечено, что в ряде случаев на зависимостях I=f(z) наблюдались отклонения от экспоненциального закона. Подобные явления наблюдались при исследовании образца графита, выдержанного в атмосферных условиях в течение 20 часов. Были получены зависимости величины тока от напряжения на электромеханическом преобразователе по оси z I=f(V2). На I=f(Vz) наблюдалось механическое взаимодействие зонда с поверхностью (изменение напряжения на электромеханическом преобразователе не вызывало изменения тока). Также отмечено появление на I=f(Vz) участков с отрицательной производной. Согласно [3], подобные особенности могут быть связаны с появлением дополнительных каналов транспорта электронов между зондом и образцом за счет резонансного туннелирования через локализованные энергетические состояния в окисле и адсорбатах, покрывающих поверхность зонда и образца. Оценка, проведенная на основе выражения

J=i—dS, (4)

где N - плотность резонансных энергетических состояний, т -среднее время жизни, проводимое электроном на резонансном энергетическом уровне, Б - площадь, через которую проходит ток, показала, что резонансное туннелирование может определять процесс прохождения тока между зондом и образцом воздушного

стм.

По мнению авторов [2], аномально низкие значения ПБ могут быть обусловлены эффектом Шоттки. Для экспериментальной оценки влияния внешнего электрического поля на снижение ПБ было построено семейство зависимостей тока 1=Г(г) при уменьшении напряжения V между зондом и образцом от 100 до 10 мВ для вицинали (110) вольфрама. На основе расчетов с использованием соотношения (2) получили зависимость ПБ от напряжения между зондом и образцом еф^ЯУ) при 2=2,7 нм, представленную на рис.1. Низкие значения еср связаны с тем, что еф=Г(У) была получена при отсутствии дрейфа вследствие деградации туннельного контакта. Зависимость еф-^У) (рис.1) и существование деградации туннельного контакта позволяют утверждать, что влияние внешнего поля не вызывает понижение ПБ от 4-5 эВ до 0.3 эВ и менее.

Рис.1. Зависимость ПБ от напряжения между зондом и образцом на вицинали (110) для 7=2.1 нм

Третья глава посвящена вопросам теоретического обоснования и описанию экспериментальной реализации метода сканирующей туннельной колебательной спектроскопии (СТКС). Данный метод позволяет по колебательным сериям автоэмиссионных резонансов идентифицировать адсорбированные частицы.

Метод СТКС, впервые предложенный в работах [1,4], позволяет использовать уникальные свойства ИК-спектра с высоким пространственным разрешением. Чтобы оценить все возможности нового метода экспресс-анализа качественного состава поверхности, рассмотрены особенности применения ИК-спектроскопии. Отмечено, что не существует двух соединений, за исключением оптических изомеров, с различными структурами, но одинаковыми ИК-спектрами. Кроме того, ИК-спектр характерен для отдельных групп атомов.

Для реализации метода СТКС необходимо, чтобы напряжение между зондом и образцом превышало 5 В (превосходило работу выхода зонда и образца). В этих условиях путь электрона от зонда до поверхности образца содержит участок классически разрешенного движения 1~(1-еср/У)г [1,4]. При выполнении условия 1 = пХ/2, А, - длина волны электрона, п=1, 2, 3,... в объемном резонаторе, образованном потенциальным барьером и исследуемой поверхностью, формируется стоячая волна - полевой (автоэмиссионный) резонанс. Далее на основе [1,4] показано, что возможно наблюдение автоэмиссионных резонансов, несущих информацию об адсорбированных частицах, на ВАХ СТМ. Также автоэмиссионные резонансы ВАХ СТМ можно наблюдать при изменении ъ (при постоянном напряжении между иглой и образцом).

При проведении СТКС-экспериментов необходимо, чтобы наблюдалась симметрия между прямой и обратной ветвью ВАХ. В этом случае можно считать, что напряженность поля в области зонда близка к напряженности поля на поверхности образца.

Спектроскопические измерения серий автоэмиссионных резонансов проводились на образцах поликристаллического титана и монокристалла N5 (110) в различных точках поверхности, удаленных друг от друга на расстоянии 1 - 10 нм. В ряде случаев измерения осуществлялись в одной и той же точке несколько раз. Величины ъ задавались выбором значения тока. Ток выбирался в пределах от 4 до 30 нА. Шаг изменения У варьировался от 0,05 до ОД В, что было достаточно для обнаружения автоэмиссионных резонансов. На вышеуказанных образцах автоэмиссионные резонансы ВАХ СТМ наблюдались как при положительном, так и при отрицательном напряжении на зонде.

1,пй

25.5

27.9

30.4 32. 8 35.3 37.7 40.2

42.6 45,1

47.5 50.0

Рис.2. Тонкая структура электронно-колебательных серий. Цифрами обозначены эквидистантные линии, соответствующие частотам локальных колебаний оксида титана ТЮг (0,09 эВ)

5.7

Рис.3. Фрагмент ВАХ, полученной на образце ниобия (110) с идентифицированными колебательными переходами физически адсорбированной воды. Е^е (Уб-Ую)«0.46 эВ, Е2^е (Уб-Ув)®0.2 эВ), Ез«е(Уб-Уи)«2Еь Е4«е(Уб-У12)«Е1+Е2 (энергии Еь Е2 соответствуют известным из ИК- экспериментов значениям энергии валентных и деформационных колебаний молекул физически адсорбированной Н20)

С целью изучения тонкой колебательной структуры автоэмиссионных резонансов были получены фрагменты ВАХ между зондом и образцом на образце поликристаллического титана Ток выбирался в пределах от 2 до 30 нА. Шаг изменения V составлял от 3 до 20 мВ. В большинстве случаев на ВАХ доминировали 3-4 эквидистантные линии с расстояниями между соседними колебательными линиями, близкими к 0,1 эВ, что соответствует энергии локальных колебаний TÍO2 (рис.2).

Известно, что в атмосферных условиях на поверхности кристаллов может присутствовать вода в молскулярно-адсорбированном виде. На образце ниобия (110) были получены спектры, на которых идентифицированы резонансные максимумы, соответствующие одноквантовым, двухквантовым и комбинированным колебательным переходам молекул физически адсорбированной воды. Фрагмент подобного спектра приведен на рис.3.

В четвертой главе приведены результаты СТМУСТС-исследований, а также разработаны предложения по учету неоднородности распределения ПБ по реальным поверхностям с развитым рельефом.

Известно, что точность СТМ/СТС измерений существенно зависит от состояния поверхности: однородная с одинаковой величиной ПБ или пятнистая. При неоднородном распределении ПБ точно определить геометрические размеры нанообразований возможно только при последовательном получении изображения в топографической моде, в режиме ПБ и их математической обработке. На рис.4 приведены СТМ/СТС - изображения вицинали ниобия (110) со ступенями. Величина ПБ в области террасы ступени - 0.08 эВ, в области края ступени - 0.17 эВ. В данном случае терраса ступени имеет ориентацию (110), а край (110). На переходе между террасой и краем ступени образуется область с отличной структурой поверхности - грань (100). В этой зоне наблюдается увеличение ПБ, хотя значение работы выхода для грани Nb (100) меньше, чем (110). Сходные результаты получены на образце вицинальной грани (110) монокристалла вольфрама. Отмечена монотонность распределения ПБ по исследуемым поверхностям. Обнаруженные особенности распределения ПБ в области края ступени связаны с влиянием кристаллографии образца на величину потенциального барьера.

При СТМ-исследовании топографии в режиме постоянного туннельного тока изменение ПБ на краю ступени влияет на достоверность информации о размерах нанообразований. Для образца ниобия "захват" туннельного тока в темной области наблюдался на расстоянии г\=4.5 нм. Из выражения еф^есрг^С^/гО2 изменение гг с учетом вариации еср на краю ступени составит -1.5 нм. Эта оценка хорошо коррелирует с результатами АСМ-исследований вицинали ниобия (110).

а) б)

ЗОпгп_

—_/

60пт в)

еч>,эВ

0,05

60пт

Г>

Рис.4. СТМ/СТС изображения вицинали ниобия (110) размером 69 х 103 нм2: а- СТМ изображение (максимальная высота (белый цвет) 30 нм (получены при напряжении на туннельном промежутке 100 мВ, туннельном токе 2 нА); б- СТС изображение в моде ПБ (напряжение модуляции У2=50 мВ), величина ПБ в области террасы ступени 0.08 эВ, в области края ступени - 0.17 эВ; в -ггрофилограмма СТМ - изображения; г - профилограмма СТС - изображения (в моде ПБ)

На рис.5 приведены СТМ-изображение, а также профилограммы поверхности скола пиролитического графита ВПГ

как в моде СТМ,так и в режиме СТС (ПБ). Отмечено изменение профилограмм вблизи края ступеней: туннельный ток резко возрастает при приближении острия к краю ступени (зона А на рис. 5 (б)), затем наблюдается отрицательный выброс (зона В) относительно среднего уровня вдоль террасы. Смена направления сканирования (ХД) не меняла хода профилограмм СТМ/СТС-изображений. Измерение в режиме СТС (ПБ) подтверждает асимметричный ход кривой, полученный в режиме СТМ. Пики А и В рис.5(в) связаны с изгибом энергетических зон в адсорбированном слое вследствие особенностей распределения электронной плотности на краях ступеней.

б) в)

Рис.5. СТМ/СТС - изображение скола пиролитического графита ВПГ (получены при напряжении на туннельном промежутке 100 мВ, туннельном токе 2 нА): а - СТМ-изображение; б - профилограмма изображения, полученного в топографической моде; в - профилограмма изображения, полученного при измерении ПБ (напряжение модуляции Уг=50 мВ)

Особенности распределения электронной плотности на краях ступеней, связанные с наличием упругих сил, приводящих к разнополярной деформации поверхности, были теоретически предсказаны в [5]. Подобные силы вызывают появление на краях ступеней упругих напряжений, что приводит к изменению электронной плотности вблизи краев ступеней.

Отмечено, что профилограмма СТС изображения (рис.5(в)) носит только качественный характер из-за низких значений ПБ. Для получения достоверной количественной информации об особенностях распределения электронной плотности в области краев ступеней величина ПБ, определяемая методом ТС, должна соответствовать работе выхода, измеренной классическими методами.

Далее описаны аномальные явления, полученные при СТМ/СТС-исследовании поверхности графита, выдержанной в атмосферных условиях 20 часов. Экспериментально полученные результата показывают, что при длительной выдержке графита в условиях воздушной среды на СТМ-изображениях может наблюдаться атомноподобная периодическая структура с параметрами, отличными от кристаллической решетки графита ВПГ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Зависимость тока от расстояния в воздушном СТМ на образцах вольфрама, золота, графита в большинстве случаев хорошо аппроксимируется экспоненциальной функцией с аномально низкими значениями потенциального барьера (менее 0.3 эВ). Определяющим фактором величины потенциального барьера является в большей степени предыстория образца и в меньшей - ее кристаллографическая структура.

2. Низкие значения потенциального барьера при измерении методом ТС определяются как энергетическая разность между дном разрешенной энергетической зоны в слое окисла, расположенной выше уровня Ферми, и уровнем Ферми. При последовательном измерении ВАХ (по ВАХ определялся спектр электронных состояний выше уровня Ферми) и зависимости I=f(z) на образце W(110) наблюдалась корреляция между пиком туннельной проводимости и рассчитанным значением ПБ.

3. При экспозиции образца графита ВПГ в условиях воздушной среды в течение 20 часов возможно изменение механизма прохождения тока между зондом и образцом СТМ.

4. Аномально низкие значения потенциального барьера, полученные методом туннельной спектроскопии на образце \У(110) в атмосферных условиях, не связаны с понижением потенциального барьера от 4-5 эВ до 0.3 эВ и менее вследствие эффекта Шотгки.

5. При исследовании методом туннельной колебательной спектроскопии ВАХ между зондом и образцом СТМ на образцах поликристалла титана и вицинали (110) ниобия наблюдались серии автоэмиссионных резонансов. На образце титана практически при каждом измерении ВАХ присутствуют колебательные линии, расстояния между которыми близки к 0.1 В, что соответствует энергии локальных колебаний оксида титана ТЮ2 (0,09 эВ). На образце ниобия на серии автоэмиссионных резонансов ВАХ СТМ идентифицированы резонансные максимумы, соответствующие одноквантовым, двухквантовым и комбинированным колебательным переходам молекул физически адсорбированной воды.

6. На туннельно - микроскопическом и спектроскопическом (в режиме потенциального барьера) изображениях вициналей (110) \У и ИЬ в области краев ступеней обнаружено практически двукратное увеличение величины потенциального барьера по сравнению с террасой, связанное с влиянием кристаллографической структуры кристалла.

7. На туннельно - микроскопическом и спектроскопическом (в режиме потенциального барьера) изображениях скола графита ВПГ обнаружено наличие асимметрии в области краев ступеней, обусловленное особенностями распределения электронной плотности на краях ступеней.

Работа выполнена в рамках программы "Физика твердотельных наноструктур" при поддержке Министерства науки и технологий РФ (проект № 96-2013) и программы "Электроника и радиотехника" Минобразования РФ (проект N 97-5-1.2-11).

Результаты исследований опубликованы в следующих работах:

1.BmyxnH В.Ю., Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Определение работы выхода электронов кристаллов вольфрама и графита методом сканирующей туннельной спектроскопии//Электроника и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. - Рязань: РГРТА, 1998,- С.3-8.

2.Витухин В.Ю., Фирсов Д.С. Измерения работы выхода методом сканирующей туннельной микроскопии // Эмиссионная электроника, новые методы и технологии: Мат-лы междунар.. конф. - Ташкент, 1997. - С. 174.

3.Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Особенности измерений туннельного тока методом сканирующей зондовой микроскопии в атмосферных условиях/ Изв. АН. Серия физическая,- 1998.-T.62.-N 10,- С.2022-2025.

4. Наблюдения поля пятен вблизи края нанофасетки на поверхности кристаллов методами сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии / Байзер М.В., Витухин В.Ю., Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. // Поверхность: Физика, химия, механика.-1999,- N 7.-С. 64-66.

5.Vituhin V., Zakurdaev I., Firsov D. Effective height potential barrier investigation by the tunnel spectroscopy method in the atmospheric conditions // Международная конференция "12th International Vacuum Microelectronics conference", Darmstadt, Germany.- 1999.-P.314.

6. Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Особенности исследования эффективной работы выхода методом туннельной спектроскопии в атмосферных условиях // Зондовая микроскопия - 99: Мат-лы Всероссийск. конф,- Н.Новгород.- 1999.- С.283-289.

7. Байзер М.В., Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Особенности измерений эффективной работы выхода методом туннельной спектроскопии в атмосферных условиях // Известия ВУЗов. Электроника. - 1999.-N 5. -С.102-106.

8. Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Особенности исследования эффективной работы выхода поверхностей кристаллов с помощью зондового туннельного микроскопа в атмосферных условиях // Вакуумная и плазменная электроника: Межвуз. сб.- 1999,- С.3-8.

9.Витухин В.Ю., Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Измеряемое методом СТМ изменение эффективной работы выхода на ступенях вицинальных граней тугоплавких металлов// Материалы 2 республиканской конференции по физической электронике. -Ташкент, Узбекистан.-1999.- С.117.

Ю.Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Эмиссионные исследования методом туннельной спектроскопии в атмосферных условиях // Проблемы и прикладные вопросы физики: Мат-лы Междунар. конф.- Саранск,- 1999.- С.62.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Колебательные переходы в экспериментах с СТМ / Далидчик Ф.И., Гришин М.В., Ковалевский С.А., Колченко H.H. // Письма в ЖЭТФ.- 1997,- Т. 65.-Вып. 4,- С.306-310.

2. Аномальные явления при исследовании поверхности кремния на воздухе с помощью сканирующего туннельного микроскопа / Бухараев A.A., Самарский Е.А., Яндуганов В.М., Бердунов Н.В., Антонов П.Г.// Поверхность: Физ., химия, мех. - 1994. - N 12. - С. 69-79.

3. Исследование методами атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопии пленок Ленгмюра - Блоджет гребнеобразного жидкокристаллического полимера: молекулярная решетка, индуцированная проводимость и зарядовая сверхструктура / Маслова Н.С., Моисеев Ю.Н., Панов В.И., Савинов C.B., Знаменский Д.А. // ЖЭТФ.- 1992,- Т. 102.- Вып.3(9).-С.1056-1068.

4. Сканирующая туннельная колебательная спектроскопия / Далидчик Ф.И., Гришин М.В., Ковалевский С.А., Колченко H.H., ШубБ.Р. //Поверхность,- 1998.-N2,-С. 16-23.

5. Марченко В.И. К теории равновесной формы кристалла // ЖЭТФ.-1981,- T.81.-N3(9).-C. 1141-1144.

ФИРСОВ Дмитрий Сергеевич

ТУННЕЛЬНО-ЗОНДОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ КРИСТАЛЛОВ В АТМОСФЕРНЫХ УСЛОВИЯХ

А етореферат

Ответственный за выпуск -д.ф.м.п., профессор В.И.Кадушкин.

Подписано к печати 21.12.99 г. Заказ 2888. Тираж 100. Отпечатано в НПЦ "Информационные технологии"

Лицензия серия ПЛД №66-16 от 20 июля 1999г. 390035 Рязань, ул.Гогояя, 28, тел:(0912) 28-42-49.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Фирсов, Дмитрий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТУННЕЛЬНОЙ МИКРОСКОПИИ И

СПЕКТРОСКОПИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Принцип действия и устройство туннельно - зондового микроскопа для работы в атмосферных условиях.

1.1.1 .Функциональный принцип туннельной микроскопии.

1.1.2.Информация о поверхности, получаемая в СТМ экспериментах.

1.1.3.Конструкция СТМ.

1.2.Измерение высоты потенциального барьера между зондом и образцом методом туннельной спектроскопии.

1.2.1.Исследование потенциального барьера с помощью воздушного СТМ.

1.2.2.Исследования особенностей распределения потенциального барьера по реальной поверхности с помощью СТМ/СТС.

1.3.Сканирующая туннельная колебательная спектроскопия.

1.3.1 .Сканирующая туннельная колебательная спектроскопия адсорбатов.

1.3.2. Колебательные переходы в СТС - экспериментах.

1.4.Постановка задачи.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПРОХОЖДЕНИЯ ТОКА

МЕЖДУ ЗОНДОМ И ОБРАЗЦОМ В

ВОЗДУШНОМ СТМ.

2.1.Оценка величины потенциального барьера между зондом и образцом СТМ методом туннельно - зондовой спектроскопии.

2.1.1.Описание тока между зондом и образцом из одномерной модели при плоских берегах туннельного контакта.

2.1.2. Исследование зависимости тока от расстояния между зондом и образцом с помощью программного обеспечения

СТМ СКАН - 8 в автоматическом режиме.

2.1.3.Исследование зависимости туннельного тока от расстояния между зондом и образцом в статическом режиме.

2.1.4. Исследование ВАХ СТМ в туннельном режиме.

2.2. Исследование альтернативных механизмов токопрохождения между зондом и образцом воздушного СТМ.

2.2.1. Экспериментальная оценка влияния напряжения на туннельном промежутке на потенциальный барьер.

2.2.2.Аномальные явления при измерении зависимости туннельного тока от расстояния.

2.3.Вывод ы.

Глава 3. СКАНИРУЮЩАЯ ТУННЕЛЬНАЯ КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ

СПЕКТРОСКОПИЯ.

3.1.Особенности применения ИК - спектроскопии.

3.2.Сканирующая туннельная колебательная спектроскопия.

3.3.Особенности измерения ВАХ туннельного промежутка при напряжении более 5 В.

3.4.Идентификация поверхностных соединений методом СТКС.

3.5.Вывод ы.

Глава 4. СТМ / СТС - ИССЛЕДОВАНИЯ (В МОДЕ

ПОТЕНЦИАЛЬНОГО БАРЬЕРА) КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ

ОБРАЗЦОВ.

4.1. СТМ/СТС исследования ступеней на реальной поверхности кристаллов \¥(110)и Щ110).

4.2. Исследование особенностей распределения электронной плотности на краях ступеней с помощью СТС в моде потенциального барьера.

4.3. Аномальные явления при СТМ - исследовании поверхности пиролитического графита марки ВПГ, покрытой слоем адсорбата.

4.4. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Туннельно-зондовая спектроскопия поверхностей кристаллов в атмосферных условиях"

Актуальность проблемы. После появления в 1982 г. первого сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) Биннига и Рорера туннельная микроскопия получила бурное развитие. Интерес к СТМ объясняется его уникальным разрешением: до нескольких сотых нанометра по нормали к поверхности исследуемого образца и десятые доли нанометров - вдоль нее. Микроскоп может работать не только в высоком вакууме, но и на воздухе и даже в жидкой среде. СТМ позволяет получать весьма богатую информацию: сведения о микрорельефе поверхности, локальной эффективной работе выхода (высоте потенциального барьера) между зондом и образцом, спектре электронных состояний.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:

4. Исследование распределения потенциального барьера по реальной поверхности кристаллов с развитой структурой, а также оценка влияния потенциального барьера на достоверность туннельно-микроскопических исследований.

Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что впервые:

2. Определены величины потенциального барьера между зондом и образцами с разной кристаллографической структурой (ГПУ - графит, ГЦК -золото, ОЦК - вольфрам), и показано, что величина потенциального барьера практически не зависит от кристаллографической структуры образца.

4. Изучены особенности распределения потенциального барьера между зондом и образцом в области ступеней на образце графита и вицинальных граней МЩ10), №»(110).

Научно-практическое значение результатов работы заключается в том, что:

1. Методика и результаты, полученные при исследовании потенциального барьера между зондом и образцом в воздушном туннельно-зондовом микроскопе, могут использоваться при определении геометрических размеров нанообразований с помощью СТМ.

Достоверность результатов работы подтверждается данными тестирования прибора на образцах с известной геометрией поверхности (графит ВПГ), воспроизводимостью полученных результатов, повторяемостью туннельно- микроскопических и спектроскопических изображений при сканировании по разным направлениям (Х,У), соответствием полученных результатов данным других исследователей, применением комплекса методов исследования.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При измерении потенциального барьера между зондом и образцами монокристаллов W(110) и Nb(llO) методом туннельной спектроскопии в условиях воздушной среды получаемые значения потенциального ; барьера имеют аномально низкие величины, не превышающие 0,3 эВ.

2. Аномально низкие значения потенциального барьера между зондом и образцом W(110) при измерении методом туннельной спектроскопии в условиях воздушной среды не связаны с понижением потенциального барьера от 4-5 эВ до 0.3 эВ и менее вследствие эффекта Шоттки, а определяются как энергетическая разность между дном разрешенной энергетической зоны в слое окисла, расположенной выше уровня Ферми, и уровнем Ферми.

3.На образце Nb(110) получены серии автоэмиссионных резонансов ВАХ СТМ, на которых идентифицированы резонансные максимумы, соответствующие одноквантовым, двухквантовым и комбинированным колебательным переходам физически адсорбированной воды.

Апробация работы. Результаты диссертации были доложены на:

1. Международной конференции "Эмиссионная электроника, новые методы и технологии Ташкент, Узбекистан, 1997;

2. Всероссийском совещании "Зондовая микроскопия - 99", Н.Новгород, 1999;

3. Международной конференции "12th International Vacuum Microelectronics Conference", Darmstadt, Germany, 1999;

4. Международной конференции "Проблемы и прикладные вопросы физики", Саранск, 1999;

5. II республиканской конференции по физической электронике, Ташкент, 1999.

Публикации.

Результаты исследований опубликованы в 10 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 83 наименования. Объем работы составляет 123 страницу машинописного текста, включая 53 рисунка.

Заключение диссертации по теме "Физическая электроника"

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Витухин В.Ю., Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Определение работы выхода электронов кристаллов вольфрама и графита методом сканирующей туннельной спектроскопии// Электроника и информационные технологии: Межвуз. сб. науч. тр. - Рязань: РГРТА, 1998,- С.3-8.

2. Витухин В.Ю., Фирсов Д.С. Измерения работы выхода методом сканирующей туннельной микроскопии // Эмиссионная электроника, новые методы и технологии: Мат-лы междунар. конф. - Ташкент, 1997. - С.174.

3. Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Особенности измерений туннельного тока методом сканирующей зондовой микроскопии в атмосферных условиях/ Изв. АН. Серия физическая,- 1998,- T.62.-N 10,- С.2022-2025.

5. Vituhin V., Zakurdaev I., Firsov D. Effective height potential barrier investigation by the tunnel spectroscopy method in the atmospheric conditions // Международная конференция "12th International Vacuum Microelectronics conference", Darmstadt, Germany.- 1999,- P.314.

6. Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Особенности исследования эффективной работы выхода методом туннельной спектроскопии в атмосферных условиях //

Зондовая микроскопия - 99: Мат-лы Всероссийск. конф.- Н.Новгород.- 1999,-С.283-289.

9. Витухин В.Ю., Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Измеряемое методом СТМ изменение эффективной работы выхода на ступенях вицинальных граней тугоплавких металлов// Материалы 2 республиканской конференции по физической электронике. - Ташкент, Узбекистан.-1999,- С.117.

10.Закурдаев И.В., Фирсов Д.С. Эмиссионные исследования методом туннельной спектроскопии в атмосферных условиях // Проблемы и прикладные вопросы физики: Мат-лы Междунар. конф,- Саранск,- 1999,- С.62.

В заключение выражаю глубокую признательность своему научному руководителю И.В. Закурдаеву за общее руководство работой и чуткое отношение. Хочу выразить благодарность сотрудникам кафедры А.И.Руденко, М.В.Байзеру, В.Ю. Витухину помогавшим в работе, а также фирме NT-MTD за содействие в проведении АСМ - исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сформулируем кратко основные полученные результаты:

1. Зависимость тока от расстояния в воздушном СТМ на образцах вольфрама, золота, графита в большинстве случаев хорошо аппроксимируется экспоненциальной функцией с аномально низкой величиной потенциального барьера (менее 0.3 эВ). Определяющим фактором величины потенциального барьера является в большей степени предыстория образца и, в меньшей, ее кристаллографическая структура.

2. На вицинальной грани \У(110) после электрохимической полировки наблюдали эффект деградации туннельного контакта. Деградация туннельного контакта проявлялась в уменьшении величины ПБ от ~0.3 эВ непосредственно после электрохимической полировки до 0.1 эВ при экспозиции под зондом СТМ в течение 15 минут (сканирование поверхности зондом не проводилось). При дальнейшей экспозиции под зондом СТМ в течение 1 часа (без сканирования) наступала стабилизация еф. Значения ПБ в этом случае составляли 0.04 эВ.

3. Низкие значения потенциального барьера при измерении методом туннельной спектроскопии определяются как энергетическая разность между дном разрешенной энергетической зоны в слое окисла, расположенной выше уровня Ферми, и уровнем Ферми. При последовательном измерении спектра электронных состояний выше уровня Ферми методом ТС и зависимости на образце "^¥(110) обнаружена корреляция между пиком туннельной проводимости и рассчитанным значением ВПБ.

4.При экспозиции образца графита ВПГ в условиях воздушной среды в течение 20 часов возможно изменение механизма прохождения тока между зондом и образцом СТМ, а также механическое взаимодействие зонда и образца. Проведенные оценки показали, что в случае наличия в каждой молекуле адсорбата хотя бы одного локализованного состояния предел плотности резонансного тока не достигается и резонансный ток может определять процесс токопрохождения в системе зонд - образец воздушного СТМ.

5. Влияния внешнего поля не вызывает понижение ПБ от 4-5 эВ до 0.2 эВ и менее.

6.При исследовании системы зонд - образец СТМ в автоэмиссионном режиме (напряжение на туннельном промежутке более 5 В) на ВАХ системы зонд - образец СТМ (на образцах титана и ниобия) появляются резонансные особенности.

7.На образце титана практически при каждом измерении ВАХ присутствуют колебательные линии, расстояния между которыми близки к 0.1 В, что соответствует частоте локальных колебаний оксида титана ТЮ2 (0,09 эВ).

8.На образце ниобия на фрагменте ВАХ идентифицированы резонансные максимумы, соответствующие одноквантовым (Е1~е(Уб-Ую)~0.46 эВ, Е2«е(Уб-У8)«0.2 эВ), двухквантовым (Ез«е(Уб-У14)~2Е!) и комбинированным (Е4«е(У6-У12)«Е1+Е2) колебательным переходам адсорбированной воды (энергии Еь Е2 соответствуют известным из ИК- экспериментов значениям энергии валентных и деформационных колебаний молекул Н20).

9.При СТС - исследовании в моде ВПБ вициналей (110) и М) (угол отклонения в направлении [110] от оси кристалла 6°) в области края ступени обнаружено практически двукратное увеличение величины ВПБ, связаное с влиянием кристоллографии.

Ю.Обнаружено, что в случае недостаточной подготовки поверхности \¥(110) (ОЖЭ спектроскопия показывает наличие следов кислорода и углерода на поверхности) распределение ВПБ по поверхности не монотонно, что влияет на достоверность СТМ - исследований.

11. Натуннельно - микроскопическом и спектроскопическом (в режиме потенциального барьера) изображениях скола графита ВПГ обнаружено наличие асимметрии в области краев ступеней, обусловленное особенностями распределения электронной плотности на краях ступеней.

12.При СТМ - исследовании поверхности пиролитического графита марки ВПГ, покрытой слоем адсорбата, обнаружена атомоподобная структура, не соответствующая кристаллической структуре ВПГ.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Фирсов, Дмитрий Сергеевич, Рязань

1. Колебательные переходы в экспериментах с СТМ/Далидчик Ф.И., Еришин МБ., Ковалевский С.А., Колченко Н.Н. // Письма в ЖЭТФ,- 1997.-Т.65.-Вып. 4,- С.306-310.

2. Binning G., Rohrer Н. Scanning tunneling microscopy // Helv. Phys. Acta.-1982,- V.55.- P.726-735.

3. Соболев В.Д. Физические основы электронной техники .-М.: Высшая школа, 1979,- 448 с.

4. Эдельман B.C. Сканирующая туннельная микроскопия//ПТЭ.- 1989.-N5,- С.25-47.

5. Кук Й., Сильверман П. Растровая туннельная микроскопия // Приборы для научных исследований .- 1989,- №2,- С.З 22.

6. Distance dependence and corrugation in barrier-height measurement on metal surface / Schuster R., Barth J., Wintterlin J., Behm R., Ertl G. // Ultramicroscopy 42-44 .- 1992,- P.533-540.

7. Сканирующий туннельный микроскоп "СКАЛ" : конструкция и области применения / Васильев С.И., Моисеев Ю.Н., Никитин Н.И., Савинов С.В., Яминский И.В. //Электронная промышленность,-1991,-N 1,-С.36-39.

8. Леонов В.Б. Программное обеспечение СТМ // Электронная промышленность .-1991,- N1,- С.45-51.

9. Витухин В.Ю., Гилев Ю.В. О новых возможностях представления информации в сканирующей туннельной микроскопии // Материалы симпозиума по эмиссионной электронике, посвященного памяти Е.Н.Шуппе,-Рязань, 1996,- С. 211.

10. Ю.Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров .- М.: Наука, 1981,- 347 с.

11. П.Иванов В.П., Батраков А.С. Трехмерная компьютерная графика.- М.: Радио и связь, 1995,- 170 с.

12. Meepagala S. С., Baykul М. С. Ballistic-electron emission into vacuum from a scanning-tunneling-microscope tip through free-standing gold films // Phys. Rev. B. 1994. - 50, N 18. - P. 13786-13788.

13. Аномальные явления при исследовании поверхности кремния на воздухе с помощью сканирующего туннельного микроскопа / Бухараев А.А., Самарский Е.А., Яндуганов В.М., Бердунов Н.В., Антонов ИТ Л Поверхность: Физ., химия, мех. 1994. - N 12. - С. 69-79.

14. Geyer Ulrich, von Minnigerode Gunther, Krebs Hans-Ulrich. Surface modification during scanning tunneling microscope measurements on УВа2 Сиз 07 thin films // J. Appl. Phys. 1994. - 76, N 12. - P. 7774-7777.

15. Sugawara Y., Ishuzaka Т., Morite S. Origin of anomalous corrugation height of STM images of graphite // Jap.J.Appl.Pjys.- 1990,- 29, №8,- C.1533-1538.

16. Структура поверхности металл углеродных, модифицированных с помощью сканирующего туннельного микроскопа / Волгунов Д.Г., Дорофеев И.А., Салащенко Н.Н., Токман М.И. // Письма в ЖТФ,- 1995,- Т.21.- Вып.8,-С.39-44.

17. Небурчилова Е.Б., Касаткин Э.В. Электрохимическая сканирующая туннельная микроскопия и спектроскопия на Pt- и 1г- электродах // Зондовая микроскопия-99: Мат-лы Всероссийского совещания,- Н/Новгород, 1999,-С.296-301.

18. Tunneling mechanisms in electrochemical STM distance and voltage tunneling spectroscopy / Halbritter J., Repphun G., Vinzelberg S., Staikov G., Lorenz W.J. //Electrochimia Acta.- 1995,- Vol. 40, N 10,- P.1385-1394.

19. Трифонов А.С., Ханин В.В. // Зондовая микроскопия-98: Мат-лы Всероссийского совещания.-Н/Новгород, 1998.-С. 19-22.

20. Мордвинцев В.М., Левин B.JI. Исследование условий экспонирования резиста в сканирующем туннельном микроскопе // Микроэлектроника. 1995. -24, N3,-С. 183-188.

21. Мордвинцев В.М., Левин В.Л. Эффект переключения величины туннельного зазора СТМ с диэлектрической пленкой в эмиссионном режиме // ЖТФ.-Т.64,- Вып.4,- С. 124 135.

22. Мордвинцев В.М., Левин В.Л. Учет скачка потенциала на границе диэлектрика в модели туннельного зазора СТМ с диэлектрической пленкой в эмиссионном режиме//Письма в ЖТФ.-1994,-Т.20.-Вып.2.

23. Dobisz Е.А., Marrian C.R. Sub-30 nm Lithography in a Negative Electron Beam Resist with Vacuum Scanning Tunneling Microscope // Appl. Phys. Lett.- 1991,- V.58., N 22,- P. 2526-2528.

24. McCord M.A., Pease R.F. Lift off Metallization Using Poly (Methyl Methacrylate) Exposed with a Scanning Tunneling Microscopy // J. Vac. Sci. Technol.- 1988,- V.B6.- N 1.- P.293-296.

25. Владимиров Г.Г., Дроздов А.В., Баскин JI.M. О механизме модификации поверхности в сканирующем туннельном микроскопе под воздействием импульса напряжения / Письма в ЖТФ,- 1995,- Т.21,- Вып.11.

26. Особенности модификации поверхности олова импульсами напряжения в сканирующем туннельном микроскопе / Владимиров Г.Г., Дроздов А.В., Линьков Н.Е., Чубарь JI.H. // Зондовая микроскопия-98: Мат-лы Всероссийского совещания,- НУНовгород, 1998,- С.45-50.

27. Дорофеев И.А., Косыев В.Я. Туннельный контакт под действием импульса напряжения наносекундной длительности // Письма в ЖТФ,-1997.- Т.23,- Вып. 17,- С.22-27.

28. Bessho K., Hashimoto S. Fabricating nanoscale structures on Au surface with scanning tunneling microscope //Appl. Phys. Lett. 1994,- 65, N17. - P. 2142-2144.

29. Nanoscale oxide patterns on Si(100) surfaces / Shen T.-C., Wang C., Lyding J. W., Tucker J. R. // Appl. Phys. Lett. 1995. - 66, N 8. - P. 976-978.

30. Нанотехнология и наноэлектроника / Булгаков С.С., Лускинович П.Н., Рыжиков И.А., Фролов В.Д. // 100-летие начала использования электромагн. волн для передачи сообщ. и зарождения радиотехн.: Мат-лы междунар. конф,-М., 1995. С. 60.

31. Thibaudau F., Roche J. R., Salvan F. Nanometer-scale lithography on Si surface by decomposition of ferrocene molecules using a scanning tunneling microscope // Appl. Phys. Lett. 1994. - 64, N 4. - P. 523-525.

32. Fabrication of two-dimensional arrays of nanometer-size clusters with the atomic force microscope / Schaefer D. M., Reifenberger R., Patil A., Andres R. P. // Appl. Phys. Lett. 1995. - 66, N 8. - P. 1012-1014.

33. Сканирующая туннельная колебательная спектроскопия / Далидчик Ф.И., Гришин М.В., Ковалевский С.А., Колченко Н.Н., Шуб Б.Р. // Поверхность,- 1998,- N 2,- С. 16-23.

34. Витухин В.Ю., Закурдаев И.В., Руденко А.И. Сканирующая туннельная микроскопия травленой поверхности вольфрама // Проблемы электронной техники,- Рязань: РГРТА, 1994,- С.9-13.

35. Сканирующая туннельная микроскопия поверхности кристаллов с развитой микроструктурой /Витухин Ю.В., Закурдаев И.В., Киреева О.В., Руденко А.И. // Известия АН. Серия физическая,- 1996,- Т.60,- N 7.- С.180-185.

36. Добрецов JI.H., Гамаюнова М.В. Эмиссионная электроника// М: Наука, 1966,- 564 с.

37. Шуппе Г.Н., Закурдаев И.В. Процессы массопереноса и изменения структуры поверхности кристаллов (приближение термодинамического равновесия): Ч. 1.- М.: Электроника, 1983,- 61 с.

38. Элементный и топографический анализ многослойных структур, модифицированных СТМ с большим полем обзора / Волгунов Д.Г., Дорофеев И.А., Салащенко H.H., Токман М.И. // Поверхность: физика, химия, механика,- 1995,-N 11,- С.53 56.

39. Иогансен J1.B. О резонансном туннелировании электронов в кристаллах // ЖЭТФ.-1964,- Т.47,- Вып.1(7).- С. 270-277.

40. Иогансен J1.B. О возможности резонансного прохождения электронов в кристаллы через системы барьеров // ЖЭТФ,- 1963,- Т.45,-Вып.2(8).- С.207-277.

41. Живер И. Туннельный переход в системе металл изолятор -металл //Туннельные явления в твердых телах,-М.: Мир, 1973,-С.25-34.

42. Кейн Е.О. Основные представления о туннелировании // Туннельные явления в твердых телах,-М.: Мир, 1973,-С.9-19.

43. Франц В. Метод Вентцеля Крамерса - Бриллюэна (ВКБ) // Туннельные явления в твердых телах,- М.: Мир, 1973,-С.20-24.

44. Эсаки JI. Туннелирование // Туннельные явления в твердых телах,-М.: Мир, 1973,- С.51-81.61 .Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.Квантовая механика // М: Наука, 1972,- 368с.

45. Шуппе Г.Н. Вопросы электронных и ионных эмиссий (виды эмиссий).-Рязань: РРТИ, 1986,- 84 с.

46. Поверхностные свойства твердых тел.-М: Мир, 1972,-432 с.

47. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках,- М.: Наука, 1970,- 399 с.

48. Применение сканирующего туннельного микроскопа в исследовании поверхности сколов графита и многослойной структуры / Волгунов А.Д., Дорофеев И.А., Миронов В.Л., Платонов Ю.Я // Поверхность.-1993,-N5,- С.43-49.

49. Арсеев П.И., Маслова Н.С. Особенности процесса туннелирования в микроконтактах // ЖЭТФ.- 1992,-Т.102,-Вып.3(9). С.1056-1068.

50. Бронштейн H.H., Семендяев И.К. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. М: Наука, 1981,- 718 с.

51. Тагер A.C. Размерные квантовые эффекты в субмикронных полупроводниковых структурах и перспективы их применения в электронике СВЧ .4.1: Физические основы // Электронная техника. Серия 1: Электроника СВЧ,- 1987,- Вып.9(403).- С.21-34.

52. Смит А. Прикладная НЕС Спектроскопия. - М:Мир, 1982,- 327 с.

53. Далидчик Ф.И. Многоквантовые колебательные переходы при резонансном туннелировании электронов // ЖЭТФ,- 1984,- Т.87.- Вып. 10,-С.1384-1390.

54. Томас Г. Электронная микроскопия металлов. Прямое исследование в просвечивающем электронном микроскопе.- М., 1963 352 с.

55. Литтл Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул М.: Мир, 1969,-514 с.75.3айман Дж. Принципы теории твердого тела .- М.: Мир, 1966,- 416 с.

56. Марченко В.И., Паршин А.Я. Об упругих свойствах поверхности кристаллов // ЖЭТФ.-1981.-Т.80.-N 5. -С.2049-2052.

57. Марченко В.И. К теории равновесной формы кристалла // ЖЭТФ,-1981,-T.81.-N 3(9).- С. 1141-1144.

58. Фоменко B.C., Подчерняева И.А. Эмиссионные и адсорбционные свойства веществ и материалов,- М.: Атомиздат, 1975,- 320 с.

59. Витухин В.Ю. Туннельно зондовая микроскопия фасетирования поверхности кристаллов: Автореферат на соискание ученой степени к.ф.-м.н,-Рязань,1998,- 10 с.

60. Real time observation of step motion on Si(lll) surface by scanning tunneling microscopy / Tokumoto H., Miki K., Morita Y., Sato T., Iwatsuki M., Suzuki M., Fukuda T. // Ultramicroscopy.- 1992. V.42-44. - P.816 - 823.

61. Colton P.J., Racker S.M. at al. Imaging of graphite in air by scanning tunneling microscope: Role of the tip // J. Vac. Sci.&Technol. 1988. - V.A6.- N 2. -P.349 - 353.