МЕТОД КОМПЕНСАЦІЇ ПРОСТОРОВОЇ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ ПРИ ВИМІРЮВАННІ У НАНОМЕТРОВОМУ ДІАПАЗОНІ

Анотація

В статті проведено аналіз основних дестабілізуючих факторів, які є причиною виникнення дрейфу при проведенні вимірювань скануючим зондовим мікроскопом (СЗМ) у нанометровому діапазоні. Визначено, що тепловий дрейф є основною причиною просторової невизначеності в механічній системі СЗМ, оскільки внаслідок теплового розширення та стиснення може спостерігатися зміщення зонда СЗМ або зразка без застосування будь-якої рушійної напруги до п'єзоелектричного приводного механізму. Встановлено, що тепловий дрейф може мати значний вплив на достовірність отримання вимірювальних результатів у вигляді цифрового зображення, оскільки значно спотворює положення нанооб'єкту протягом послідовного сканування. Розроблено методи для компенсації просторової невизначеності СЗМ та його п'єзоелектричного приводного механізму, а саме: гістерезису, повзучості і теплового дрейфу. Доведено, що гістерезис можливо зменшити, проводячи сканування в одному напрямку, а для усунення повзучості рекомендовано робити паузи у кілька хвилин після кожного великого руху сканування. Доведено, що дрейф у z-напрямку може розглядається як некорельовану величину до площини xy і можливо усунути перетворенням оригінальних цифрових зображень на градієнтні. Експерименти показали, що використання методу фазової кореляції для вимірювання зміщення двох градієнтних зображень є більш ефективним, ніж використання вихідних зображень. Крім того, у двох послідовних градієнтних зображень, топографічних змін немає, а використовуючи властивість зсуву перетворення Фур'є, метод фазової кореляції може перетворити зсув просторової області на різницю фаз у частотній області. Запропоновано методи розрахунку, які аналізують вплив теплового розширення приводу датчика на загальний дрейф системи. Результати показали, що хоча довжина розширення приводу датчика є найбільшою серед усіх основних компонентів системи, це може бути не основною причиною загального дрейфу системи.