Обсуждается метод калибровки зонда магнитного силового микроскопа (МСМ) с использованием поля кольцевой токовой петли. Проведен расчет калибровочных параметров, получаемых путем аппроксимации магнитного вклада в измеряемую жесткость кантилевера от протяженной иглы зонда в поле токовой петли эквивалентным вкладом от точечного магнитного диполя и магнитного \glqq заряда\grqq в рамках выбираемой теоретической модели. В работе рассмотрены три упрощенные модели конусообразной иглы с заостренным, усеченным и скругленным наконечниками. Проведен сравнительный анализ рассчитанных зависимостей эффективных калибровочных параметров от радиуса токовой петли и данных экспериментальных измерений, который показал, что наилучшее совпадение с экспериментом дает модель однородно намагниченной иглы в виде усеченного конуса. Результаты расчетов могут быть использованы для моделирования изображений магнитно-силового микроскопа и численного тестирования магнитных объектов. PACS: 07.79.Pk

Методом сканирующей силовой микроскопии (ССМ) исследовались каталитические наночастицы Ni, осажденные на подложку из кварцевого стекла путем разложения углеродных нанотруб. Полученные ССМ-изображения были обработаны на компьютере с применением оригинального алгоритма численной деконволюции, который позволил определить реальные размеры и форму наночастиц. Были зарегистрированы отдельно расположенные частицы с диаметрами от 20 до 200 nm. Проведенный анализ ССМ-изображений показал, что форма частиц Ni близка к сферической, что хорошо согласуется с данными просвечивающей электронной микроскопии.

Применение прецизионной интерферометрической методики позволяет заметить изменения в характеристиках скачкообразной ползучести стеклообразных полимеров вследствие предварительного влияния слабых внешних полей. На примере полимерного композита показано, что длительное действие малых нагрузок и постоянного магнитного поля заметно снижает неоднородность скорости ползучести при больших напряжениях, т. е. резкость скачков деформации уменьшается. Разделение влияния магнитного и силового полей приводит к выводу, что эффект действия не только силового, но и магнитного поля имеет частично обратимый характер. Данные подтверждают влияние постоянного магнитного поля на локальные потенциальные барьеры процесса деформации немагнитных материалов.

Изолированные наночастицы Ni исследовались методами атомно- и магнитно-силовой микроскопии in-situ при наличии дополнительного внешнего поля величиной до 300 Oe. Путем сравнения соответствующих топографических и магнитных изображений, а также с помощью компьютерного моделирования магнитных изображений было установлено, что частицы размером менее 100 nm являются однодоменными и легко перемагничиваются вдоль направления приложенного внешнего магнитного поля. У более крупных частиц внешнее магнитное поле повышает однородность намагничивания; направление суммарной намагниченности таких частиц определяется анизотропией их формы. Особенности магнитных изображений и перемагничивания частиц размером более 150 nm связываются с формированием в них вихревой структуры намагниченности.

Приведены результаты измерения с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) твердости (H) и модуля Юнга (E) в поверхностных слоях монокристаллического KCl на глубинах до 300 nm от поверхности в диапазоне нагрузок от 5 до 100 muN. Величины H и E оценивались \glqq косвенным\grqq способом по анализу кривых P(h) (нагрузка на индентор --- глубина внедрения индентора). Кроме того, величина H оценивалась \glqq прямым\grqq способом --- путем измерения площади отпечатка, визуализуемого АСМ с нанометрическим разрешением. Выявлено влияние структурных особенностей поверхности вокруг отпечатка индентора на точность оценок H и E. Обнаружена резкая зависимость H от величины нагрузки на индентор --- \glqq масштабный\grqq (наноразмерный) эффект. Качественно экспериментальные результаты хорошо согласуются с выводами модели \glqq геометрически необходимых дислокаций\grqq Никса и Гао, но для количественных оценок массопереноса материала из под наноиндентора необходимо структурное рассмотрение с учетом особенностей пластической деформации кристаллов.

Методом контактной электростатической силовой микроскопии исследованы тонкие монокристаллические PbZr0.47Ti0.53O3 (001) и поликристаллические PbZr0.47Ti0.53O3 (111) сегнетоэлектрические пленки. Проведены измерения величины локального электромеханического отклика, которые позволили изучить распределение вектора поляризации в естественных, а также в направленно-созданных поляризационных нанодоменах в пленках. Выделены и проанализированы основные компоненты сигнала электромеханического отклика, возникающие при исследовании сегнетоэлектрических пленок: пьезоотклик и дополнительный емкостный вклад. На модельном и экспериментальном уровне продемонстрировано влияние жескости контакта зонд--поверхность на емкостный вклад в сигнал электромеханического отклика. Показано, что для получения бoлее точной информации о распределении вектора поляризации в сегнетоэлектрических пленках необходимо контролировать локальные изменения жесткости контакта зонд--поверхность. Работа поддержана Министерством образования и науки в рамках контракта \glqq Диагностические методы и оборудование для метрологии, анализа компонентов и микроструктур технологии микро- и наноэлектроники\grqq, а также Российским фондом фундаментальных исследований (грант N 03-02-17635).

Представлены результаты исследования с помощью атомно-силовой микроскопии слоев диоксида олова в зависимости от условий легирования йодом и теллуром в процессе получения слоев методом термического вакуумного напыления олова с последующим его окислением. Приведены и обсуждаются данные атомно-силовой микроскопии слоев, изготовленных в различных технологических режимах. Показано, что введение легколетучих примесей в состав исходной шихты является эффективным способом модификации структуры поверхности слоев и изменения характера ее микрорельефа. Исследована и анализируется температурная зависимость чувствительности слоев к парам толуола.

Методом электростатической силовой микроскопии изучено распределение потенциала вэпитаксиально-диффузионном n+-n-p-p+-кремниевом диоде. Исследования методом электростатической силовой микроскопии проводились на сколе диода, пересекающем формирующие его слои. Первоначально были найдены распределения потенциала иемкости по поверхности скола. По вариациям поверхностного потенциала иемкости ссубмикронным пространственным разрешением были определены положение ипротяженность n-p-перехода ипрослежено распределение вдиоде приложенного прямого смещения. Обнаружено существование висследовавшейся структуре заметного дополнительного потенциального барьера вобласти n+-n-перехода сподложкой. При плотности тока инжекции более 100 мА/см2 падение потенциала на этом барьере становится сопоставимым сизменениями потенциала на рабочем n-p-переходе.

Методом атомно-силовой микроскопии ватмосферных условиях исследовались топографические характеристики сколов структур Ge / Si, содержащих заращенные слои наноостровков GeSi. Показано, что релаксация упругих напряжений островков иприлегающих кним областей матрицы Si на свободной поверхности скола приводит кпроявлению локальных топографических особенностей на сколах структур. Обнаружено, что островки могут проявляться на поверхности скола ввиде двух типов топографических особенностей: ввиде бугорков, когда плоскость скола непосредственно пересекает островок, упруго сжатый вматрицеSi, или ввиде ямки, когда плоскость скола пересекает прилегающую костровку область Si-матрицы, подвергнутую растяжению. Выполненные исследования продемонстрировали возможности нового метода изучения заращенных наноостровков вцелях их обнаружения, оценки размеров, распределений по размерам, эффектов взаимодействия вмногослойных структурах, атакже выявления связанных сними деформаций.

Методами атомно-силовой микроскопии, фотолюминесценции и комбинационного рассеяния света исследован переход от двухмерного (2D) псевдоморфного роста к трехмерному (3D) (наноостровковому) в многослойных структурах InxGa1-xAs/GaAs, полученных молекулярно-лучевой эпитаксией. Номинальная концентрация In вInxGa1-xAs варьировалась от x=0.20 до0.50. Толщина осаждаемых слоев InxGa1-xAs иGaAs составляли 14 и 70 монослоев соответственно. Показано, что при данных толщинах переход2D--3D имеет место при x>= 0.27. Установлено, что формирование квантовых точек InxGa1-xAs (наноостровков) не сводится к классическому механизму Странского--Крастанова, а существенно модифицируется процессами вертикальной сегрегации атомов In и интердиффузии атомовGa. Врезультате InxGa1-xAs может моделироваться 2Dслоем с пониженной концентрацией In (x0.60). Для многослойных сруктур InxGa1-xAs можно реализовать латеральное выстраивание квантовых точек в цепочки в направлении[ 110] и улучшение однородности их размеров.