Учебное пособие. — СПб: НИУ ИТМО, 2014. — 127 с.
В учебном пособии рассматриваются современные экспериментальные
методы изучения наноструктур, включая электронную и атомно-силовую
микроскопию, рентгеновскую спектроскопию, а также стационарную и
нестационарную оптическую спектроскопию.
Учебное пособие предназначено для обучения магистров по направлению 200700 «Фотоника и оптоинформатика» в рамках Магистерской программы 200700.68 «Физика наноструктур» для изучения дисциплины «Специальные методы измерения физических величин». Материал может быть рекомендован для студентов старших курсов физико-технических специальностей, а также при подготовке магистров и аспирантов, специализирующихся в области применения оптических методов в нанотехнологиях. Содержание
Введение
Список основных обозначений
Наноструктуры. Методы и техника исследования и диагностики наноразмерных объектов
Общие представления о наноструктурах, методах и технике исследования и диагностики нанообъектов
Типы наноструктур
Технологии формирования наноструктур
Нанолитография
Молекулярно-лучевая эпитаксия
Осаждение из газовой фазы
Металлоорганический синтез коллоидных квантовых точек
Методы определения морфологии наноструктур
Электронная микроскопия
Сканирующая туннельная и атомно-силовая силовая микроскопия
Малоугловое рентгеновское рассеяние, рентгенофазовый анализ
Спектроскопия низкочастотного комбинационного рассеяния света
Методы оптической характеризации химического состава, электронной и колебательной энергетической структуры нанообъектов
Абсорбционно-люминесцентная спектроскопия
Спектроскопия комбинационного рассеяния света
Ближнепольная сканирующая оптическая микроскопия
Электронная микроскопия
Просвечивающая электронная микроскопия
Принципиальная схема просвечивающего электронного микроскопа
Прямые методы исследования объектов пленка-подложка и дисперсных объектов
Исследование процессов зарождения и роста тонких пленок
Изучение нанорельефа массивных образцов с помощью просвечивающего электронного микроскопа
Анализ кристаллической структуры образцов методом дифракции электронов с помощью просвечивающего электронного микроскопа
Сканирующая электронная микроскопия
Формирование изображения
Химический анализ нанообъектов с помощью электронных микроскопов
Сканирующая зондовая микроскопия
Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)
Физические принципы работы СТМ
Принцип работы туннельной ячейки СТМ
Конструктивные особенности СТМ и основные режимы работы
Формирование и обработка изображений в зондовой микроскопии
Примеры применения СТМ, предельно достижимые параметры, уникальные исследования
Атомно-силовая микроскопия
Описание и принцип действия АСМ
Зонды атомно-силовых микроскопов
Основные режимы работы АСМ
Примеры применения АСМ, предельно достижимые параметры, уникальные исследования
Методы рентгеновской диагностики наноструктур
Рентгеновский фазовый анализ. Определение химического состава и размера наночастиц. Формула Шерера
Малоугловое рентгеновское рассеяние. Определение размеров наночастиц. Формула Гинье
Методы оптической микроскопии наноструктур
Оптическая микроскопия наноструктур
Введение в оптическую микроскопию
Традиционная оптическая микроскопия
Методы светлого и темного поля, фазового и интерференционного контрастов
Поляризационная микроскопия анизотропных материалов
Люминесцентная микроскопия
Люминесцентные лазерные сканирующие микроскопы
Конфокальная люминесцентная микроскопия
Техника микрофлюориметрии и микро комбинационного рассеяния света
Ближнепольная оптическая микроскопия
Физические основы ближнепольной оптической микроскопии (БСОМ)
Апертурная БСОМ
Безапертурная БСОМ
Усиленное острием комбинационное рассеяние света нанообъектов (TERS-спектроскопия)
Стационарная и кинетическая спектроскопия наноструктур
Измерение параметров электронной энергетической структуры наночастиц
Методы абсорбционной спектроскопии
Выжигание долгоживущих спектральных провалов в неоднородно уширенном спектре поглощения
Методы люминесцентного анализа
Метод заполнения электронных состояний
Анализ спектров возбуждения люминесценции
Размерно-селективные люминесцентные методы
Особенности комбинационного рассеяния света наноструктурами
Физические основы комбинационного рассеяния света
Нерезонансное комбинационное рассеяние, классическое описание
Нерезонансное комбинационное рассеяние, основы квантового описания
Резонансное комбинационное рассеяние
Спектры возбуждения резонансного комбинационного рассеяния и их использование для изучения электронной структуры квантовых нанокристаллов
Особенности фононного спектра нанокристаллов.
Низкочастотное комбинационное рассеяние на акустических фононах - определение размеров нанокристаллов
Методы и техника исследования динамики электронных возбуждений
Понятие об иерархии характерных времен эволюции возбуждений в полупроводниковых структурах
Метод синхронного детектирования в регистрации оптических откликов
Прямые измерения кинетики люминесценции: техника коррелированного счета одиночных фотонов и стрик-камера
Техника коррелированного счета одиночных фотонов
Стрик-камера
Техника АП-конверсии
Использование метода накачка-зондирование
Когерентный контроль квазиупругого вторичного свечения, вторичного свечения с участием фононов и термализованной люминесценции
Список литературы
Учебное пособие предназначено для обучения магистров по направлению 200700 «Фотоника и оптоинформатика» в рамках Магистерской программы 200700.68 «Физика наноструктур» для изучения дисциплины «Специальные методы измерения физических величин». Материал может быть рекомендован для студентов старших курсов физико-технических специальностей, а также при подготовке магистров и аспирантов, специализирующихся в области применения оптических методов в нанотехнологиях. Содержание
Введение
Список основных обозначений
Наноструктуры. Методы и техника исследования и диагностики наноразмерных объектов
Общие представления о наноструктурах, методах и технике исследования и диагностики нанообъектов
Типы наноструктур
Технологии формирования наноструктур
Нанолитография
Молекулярно-лучевая эпитаксия
Осаждение из газовой фазы
Металлоорганический синтез коллоидных квантовых точек
Методы определения морфологии наноструктур
Электронная микроскопия
Сканирующая туннельная и атомно-силовая силовая микроскопия
Малоугловое рентгеновское рассеяние, рентгенофазовый анализ
Спектроскопия низкочастотного комбинационного рассеяния света
Методы оптической характеризации химического состава, электронной и колебательной энергетической структуры нанообъектов
Абсорбционно-люминесцентная спектроскопия
Спектроскопия комбинационного рассеяния света
Ближнепольная сканирующая оптическая микроскопия
Электронная микроскопия
Просвечивающая электронная микроскопия
Принципиальная схема просвечивающего электронного микроскопа
Прямые методы исследования объектов пленка-подложка и дисперсных объектов
Исследование процессов зарождения и роста тонких пленок
Изучение нанорельефа массивных образцов с помощью просвечивающего электронного микроскопа
Анализ кристаллической структуры образцов методом дифракции электронов с помощью просвечивающего электронного микроскопа
Сканирующая электронная микроскопия
Формирование изображения
Химический анализ нанообъектов с помощью электронных микроскопов
Сканирующая зондовая микроскопия
Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)
Физические принципы работы СТМ
Принцип работы туннельной ячейки СТМ
Конструктивные особенности СТМ и основные режимы работы
Формирование и обработка изображений в зондовой микроскопии
Примеры применения СТМ, предельно достижимые параметры, уникальные исследования
Атомно-силовая микроскопия
Описание и принцип действия АСМ
Зонды атомно-силовых микроскопов
Основные режимы работы АСМ
Примеры применения АСМ, предельно достижимые параметры, уникальные исследования
Методы рентгеновской диагностики наноструктур
Рентгеновский фазовый анализ. Определение химического состава и размера наночастиц. Формула Шерера
Малоугловое рентгеновское рассеяние. Определение размеров наночастиц. Формула Гинье
Методы оптической микроскопии наноструктур
Оптическая микроскопия наноструктур
Введение в оптическую микроскопию
Традиционная оптическая микроскопия
Методы светлого и темного поля, фазового и интерференционного контрастов
Поляризационная микроскопия анизотропных материалов
Люминесцентная микроскопия
Люминесцентные лазерные сканирующие микроскопы
Конфокальная люминесцентная микроскопия
Техника микрофлюориметрии и микро комбинационного рассеяния света
Ближнепольная оптическая микроскопия
Физические основы ближнепольной оптической микроскопии (БСОМ)
Апертурная БСОМ
Безапертурная БСОМ
Усиленное острием комбинационное рассеяние света нанообъектов (TERS-спектроскопия)
Стационарная и кинетическая спектроскопия наноструктур
Измерение параметров электронной энергетической структуры наночастиц
Методы абсорбционной спектроскопии
Выжигание долгоживущих спектральных провалов в неоднородно уширенном спектре поглощения
Методы люминесцентного анализа
Метод заполнения электронных состояний
Анализ спектров возбуждения люминесценции
Размерно-селективные люминесцентные методы
Особенности комбинационного рассеяния света наноструктурами
Физические основы комбинационного рассеяния света
Нерезонансное комбинационное рассеяние, классическое описание
Нерезонансное комбинационное рассеяние, основы квантового описания
Резонансное комбинационное рассеяние
Спектры возбуждения резонансного комбинационного рассеяния и их использование для изучения электронной структуры квантовых нанокристаллов
Особенности фононного спектра нанокристаллов.
Низкочастотное комбинационное рассеяние на акустических фононах - определение размеров нанокристаллов
Методы и техника исследования динамики электронных возбуждений
Понятие об иерархии характерных времен эволюции возбуждений в полупроводниковых структурах
Метод синхронного детектирования в регистрации оптических откликов
Прямые измерения кинетики люминесценции: техника коррелированного счета одиночных фотонов и стрик-камера
Техника коррелированного счета одиночных фотонов
Стрик-камера
Техника АП-конверсии
Использование метода накачка-зондирование
Когерентный контроль квазиупругого вторичного свечения, вторичного свечения с участием фононов и термализованной люминесценции
Список литературы