Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
➤ Gửi thông báo lỗi ⚠️ Báo cáo tài liệu vi phạmNội dung chi tiết: Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ớng dẫn TS: NGUYÊN THẢNG LONGHà Nội 2007MỞ ĐẦUTrong những năm gần đây. cóng nghệ micro vả nano đang trở thành những còng nghệ mũi nhọn trong nhiều lĩnh vực quan trọng như điện tử. lưu trử thông tin. y sinh học...Một ví dụ điền hình là còng nghệ hệ VI cơ điện tư - MEMS (Micro Electro Mechanical Syste Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ms), được phát triền trên nền cua công nghệ vi điện từ cũng với việc tích hợp. tiểu hình hoá các thành phần cơ. nhiệt, quang.... đà tạo ra một cuộc cáLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
ch mạng trong các ứng dụng như... ví du về gia tốc. con quay, gương vi cơ...Bên cạnh sự phát triển cùa công nghệ vi chế tạo như công nghệ vi điện tử vĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử i cấu trúc thấp chiều cho những tính năng mới như carbon nanotube. nano composite, nano wire, nano dot... den việc phát triên các linh kiện kích thước nano như single electron transistor, quantum dot hay nanoresonator.Một trong những công cụ quan trọng của còng nghệ micro nano nói chung là kính hiên Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử vi lực nguyên tử (Atomic Force Microscope - AFM). được phát minh năm 1986 bởi Binnig, Quate và Gerber. Đây là còng cụ cho phép ghi lại hĩnh ảnh bề mặLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
t. đo đạc phân tích tính chất và thao tác VỚI các vật liệu ờ kích thước từ micromét đến kích thước nguyên tư. Kính hiên vi lưc nguyên tư có độ phân giĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử i dò như lực tương tác giừa các nguyên tư, lực ma sát, lực từ. lực tình điên và lực bám dính. ... Tữ những phát triền trên, hệ thống được gọi với tên chung là SPM (Scanning Probe Microscope).Với một số kinh hiển vi phân giải cao như hiến vi điện tư truyền qua (TEM) chì khảo sát được các mầu dẫn điện Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử thì SPM sử dụng được cho cã mầu dần điện và mẫu không dẫn điện. Hơn the nừa. SPM đặc biệt thích hợp đê nghiên cửu các mầu sinh học trong mói trường lLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
óng.Một trong những thành phần quan trọng của hệ thống SPM là dầu dò (probe). Đầu dò thường là một mũi nhọn vói kích thước nano (1-70 nin) găn trên mộĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử n giá thành của chúng còn tương dối cao. vi vậy việc nghiên cửu thiết kế chế tạo các dầu dò là rất cần thiết.1Mục đích luận vàn này nhằm nghiên cứu thiết ké và mò phỏng các đầu dò phục vu cho hè thống SPM. Đây là một bước quan trọng cần thiết trước khi thực hiện các công đoạn che tạo. Luận án tập tr Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ung vào nghiên cửu ứng dụng phương pháp phần từ hửu hạn (FEM) sir dụng phần mềm ANSYS dề thiết kế và mô phỏng các đầu dò. Ngoài các đầu dò thòng thườnLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
g dựa trên vật liệu Silic. hoạt dộng trong mòi trường không khí. luận án cũng tập trung vào việc thiết kế loại đầu dò đặc biệt, được kích thích bằng lĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ưc nguyên tư. Trong đó đưa ra nhừng nguyên lý hoạt động chung cũng như các lý thuyết về hoạt động cua đầu dò.Chương II: Các lý thuyết cơ ban về từ học và phương pháp phần từ hữu hạn.Chương III: Thiết kế và kết qua mô phong.cuối cùng là phần tài liệu tham khảoCHƯƠNG I: GIỜI THIỆU VẺ HỆ HIẺN VI Lực NG Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử UYÊN TÙ Cấu tạo cua hệ hiên vi lực nguyên tứHình ì. ỉ: Kính hiền vi lực nguyên lử AFMKinh hiên vi lực nguyên tứ (Atomic Force Microscope - AFM) được pLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
hát minh vào năm 1986 bời Gerd Binmg. Calvin F.Quate và Christopher Herber. Nguyên lý làm việc của ATM là đo lực (ương tác giữa bề mặt mầu và lip sử dĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử o độ uốn của thanh dầm la có thể linh được lực tương lác giữa tip và mầu.Hình 1.2. Ảnh lược dồ đầu dò AFM3Thòng thường lực này gồm một thành phần vuông góc VỚI bề mặt mẫu và một thành phần bên ( nằm trong mặt phằng cùa bề mặt mầu ). Tương tác thực cua típ-mảu phức tạp hơn nhiều tuy nhiên bân chất th Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ì như nhau: tip ATM bị hút bởi mầu ờ khoảng cách xa và bt đấy ờ khoang cách nho. Be mặt địa hình mầu AFM thu được bằng cách ghi lại độ uốn cong của thLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
anh dâm đàn hoi. Trong kinh hiên vi lực nguyên tữ ta sứ dụng phương pháp quang hoc đế đo độ uốn cong cùa thanh dầm đàn hoiHình 1.3 Lược đồ mô tã hệ thĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử vào tâm của bộ dò quang (photodetector). Bốn phân chia ra của photodiode sir dụng như là bộ dò quang nhạy vị trí.Hình 1.4. Mối hên hệ giừa độ biến dạng cong thanh dầm và sự thay đôi của vị trí châm laser trên phan photodiode.4Chùm sáng Laze chiếu qua thấu kinh tập (rung tại một diêm cực nhó trên gá Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử y lồ cantilever, tia phàn xạ đi đoạn đường dài đen đetectơ đà loe rông thành hình tròn cờ 5 mm. Khi cantilever chưa bị uốn cong, vết sáng hĩnh tròn nàLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
y chiếu đều vào đetectơ quang điện. Khi đầu dò lại gằn nguyên tứ ờ bề mặt. lực tương tác gtừa 2 nguyên tứ làm lò xo lá bj uốn cong, vết sáng tròn dịchĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử hay nhò tùy thuộc vào lò xo Lá bị uốn cong nhiều hay ít. tức là lực tương tác giừa hai nguyên (ử là mạnh hay yếu. Mầu nghiên cửu được gắn liền với bộ quét và được điều khiến để đầu dò quét trên mầu theo hai chiều X. y. Dùng dòng quang điện ờ bõ khuếch đại vi sai đề tạo ánh bề mặt ứng với các điểm sá Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ng. tối. Trong AFM thường dùng dòng quang điện phan hồi dê điều khiên mầu dịch chuyên lên. xuống theo trục z sao cho dòng quang điện không đôi. Bang cLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
ách như vậy, đầu dò đà lượn theo đúng độ m«ấp mò bề mặt trong quá trình quét. Sừ dụng các số liệu X. y, z ta sè thu dược ánh ba chiều bề mặt ớ mức độ ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ang vài pm. Đầu tip được phú một lớp vật liệu sẳt từ. Loại vật liêu thường được dùng đê phủ tip là hợp kim của Co và Fe. Đe có độ phân giãi tốt thì (ip càng nhọn càng tốt. Độ cao cùa tip vào khoang 10 -ỉ- 15 pin. Sau khi được phu lớp sắt từ. tip còn được phu một lớp rất mong vật liệu dần điện có tác Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử dụng chú yếu là báo vệ lớp từ tinh. Hiên nay có nhiều kỳ thuật chê tạo màng móng khác nhau đà được áp dụng dè chế tạo đau dò.Caltilever là phần tứ caLuận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử
m biến VI lưc đóng vai trò chu yếu trong hê hiên VI lực nguyên từ. Caltilever phái có tính lặp lại trong các phép do và phái đủ mèm đề nhạy cam với cáĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướ Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử i caltilever phái có hệ số dàn hồi từ 0.1 đến 100 N/m.Caltilever phái có tần sổ cộng hường cao để tránh tạo ánh nhanh. Hơn thê nữa cantilever phái có tần số công hương cờ 100 lần lớn hơn tốc đô quét nhanh nhất: 10-100 kHz. Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cấu trúc vi cơ từ tính ứng dụng cho hệ hiển vi lực nguyên tử ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐAI HỌC QƯÓC GIA HÀ NỘICHƯ THỊ PHƯƠNG DƯNGTHIÉT KÉ VÀ MÔ PHỎNG CÁU TRÚC VI co TỪ TÍNH ỨNG DỤNG CHO HỆ HIÉN VI Lực NGUYÊN TỬNgười hướGọi ngay
Chat zalo
Facebook