Identificación de materiales con el uso del microscopio de fuerza atómica

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA
ESCUELA DE ELECTRÓNICA Curso de Arquitectura de Sistemas Microelectrónicos

PROYECTO 3
Bernado Peréz Jimenez 200539569 bernapj@gmail.com Jessika Quiñones Ruíz 200610626 jkekaqr@yahoo.com Melissa Valladares Amador 200525731 melvalladares@gmail.com

Identificación de materiales mediante el uso del Microscopio de Fuerza Atómica (AFM)
En la actualidad laidentificación de los materiales se ha vuelto una rutina en todos los campos de investigación, es por ello que es de suma importancia a prender técnicas de análisis de los materiales. En el presente trabajo utilizó un Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) para la identificación de cuatros muestras distintas, aplicando diferentes parámetros de ajuste para la obtención de imágenes de dicho microscopio.PALABRAS CLAVES AFM, Modo dinámico, P-Gain, I-Gain, Set point, Color Map, Gráfico de Línea, 3D, y Shaded Map. INTRODUCCIÓN Desde que apareció el Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) se ha dado un gran avance en la identificación y caracterización de materiales, ya que se basa en la interacción local entre la punta y la superficie de una muestra (por medio de la energía de los átomos), proporcionaimágenes tridimensionales de superficies con alta resolución espacial en tiempo real. La amplia gama de aplicaciones y métodos de funcionamiento que presenta este equipo lo vuelve una herramienta fundamental en los laboratorios de investigación de materias. Los métodos de operación de este equipo son modo contacto, modo sin contacto y modo dinámico, en este trabajo utilizamos el modo de dinámicoel cual por medio de distintos parámetros de ajuste nos permitió identificar el material de las muestras. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Para la realización de este trabajo se nos dio tres muestras incógnitas, las cuales se deben identificar por medio de un análisis topográfico en el AFM, para esto se utilizó el modo dinámico y aprendió el funcionamiento de P-gain, I-gain y la calibración de los ejes,así como la manipulación correcta de las muestras y colocación de las mismas en el equipo.

OBJETIVOS General Conocer la manipulación correcta del AFM y de las muestras a investigar. Específicos  Identificar los problemas que se generan a la hora de escanear una muestra.  Aprender el uso de los parámetros más comunes de ajuste en las imágenes obtenidas por el AFM. MARCO TEÓRICO El Microscopiode Fuerza Atómica monitorea la superficie de la muestra con una punta de radio de curvatura de 20 a 60 nm que se localiza al final de un cantilever. Las fuerzas entre la punta y la muestra provocan la deflexión del cantilever, simultáneamente un detector mide esta Figura 1. Diagrama del funcionamiento del AFM. deflexión a medida que la punta se desplaza sobre la superficie de la muestra generandouna micrografía de la superficie. La fuerza interatómica que contribuye a la deflexión del cantilever es la fuerza de Van der Waals.

Los modos de funcionamiento de las puntas de AFM son:

Modo de contacto: Este modo de barrido requiere retroalimentación, de manera que la repulsión entre el listón y la muestra permanece constante. De la intensidad de la retro-alimentación se mide la altura.Este es el modo más común de barrido. Modo de altura constante: En este modo de barrido la altura del cantilever se mantiene constante durante el barrido. Se mide la Figura 2. Modo de flexión del listón. Al contacto. no haber retroalimentación, es posible barrer a alta velocidad.
Figura 3. Modo de altura constante.

De la intensidad de la retroalimentación se mide la altura. Dado que hay poco"rozamiento" de la superficie, este modo es ideal para muestras que se mueven con facilidad. En cuanto a parámetros importantes a la hora de utilizar el AFM, podemos definir: El panel controlador de Z La interacción punta-muestra normalmente se mantiene constante con el Controlador de Z. Set-point: Es el punto de trabajo para el controlador Z. Depende del modo de operación, corriente de túnel...