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Analyse et technologie des surfaces
7.6 LA POINTE DU STM
Les microscopes les plus répandus sont «inspirés» du modèle de poche réalisé
par Binnig et Rohrer [7.1]. L’idée générale de ce type de microscope est de réduire
au maximum les vibrations gênantes, situées dans la gamme des 100 Hz, grâce à
une structure rigide et légère de faible dimension. Ce microscope proposé en 1982
comportait quatre parties, à savoir la pointe, un dispositif de contrôle grossier de la
distance pointe – échantillon, un dispositif de contrôle fin de la distance (z) pointe –
échantillon et un dispositif permettant le balayage de la pointe à la surface de
l’échantillon dans les deux directions (x, y). En outre, le microscope était isolé des
vibrations mécaniques de l’environnement par un dispositif de filtrage adapté.
Les pointes en tungstène polycristallines permettaient d’atteindre la résolution
atomique. Elles étaient fabriquées par un procédé électrochimique. Un fil de tungstène
de 1 µm de diamètre était polarisé dans une solution KOH sous une tension de quelques
V par rapport à une cathode en acier inoxydable. Le rayon de courbure de l’extrémité
de la pointe était de quelques microns. Le fait que l’on puisse atteindre la résolution atomique est attribué à la présence de micropointes aléatoires à l’extrémité de la première
pointe. La majorité des pointes ainsi réalisées permet d’atteindre cette résolution sans
préparation spéciale ultérieure à l’attaque électrochimique. Il reste à mentionner qu’on
utilise aujourd’hui d’autres métaux et composites comme Si 3 N 4 , C, Au... qui nous permettent d’obtenir une excellente résolution comme illustré par l’image STM d’une surface d’argent après déposition d’une fraction d’une monocouche de platine (fig. 7.7).
7.7 PRINCIPE ET INSTRUMENTATION DU MICROSCOPE
À FORCE ATOMIQUE (AFM)
Le principe de l’AFM illustré sur la figure 7.8 consiste à approcher une pointe
de la surface à étudier et de mesurer la force d’interaction entre l’atome du bout de
Fig. 7.7 Image STM d’une surface monocristalline d’Ag à T = 50 ˚K après déposition d’une fraction
d’une monocouche de Pt sur une surface de 60 × 60 nm 2 – pointe en W (d’après [7.4]).
Analyse et technologie des surfaces
7.6 LA POINTE DU STM
Les microscopes les plus répandus sont «inspirés» du modèle de poche réalisé
par Binnig et Rohrer [7.1]. L’idée générale de ce type de microscope est de réduire
au maximum les vibrations gênantes, situées dans la gamme des 100 Hz, grâce à
une structure rigide et légère de faible dimension. Ce microscope proposé en 1982
comportait quatre parties, à savoir la pointe, un dispositif de contrôle grossier de la
distance pointe – échantillon, un dispositif de contrôle fin de la distance (z) pointe –
échantillon et un dispositif permettant le balayage de la pointe à la surface de
l’échantillon dans les deux directions (x, y). En outre, le microscope était isolé des
vibrations mécaniques de l’environnement par un dispositif de filtrage adapté.
Les pointes en tungstène polycristallines permettaient d’atteindre la résolution
atomique. Elles étaient fabriquées par un procédé électrochimique. Un fil de tungstène
de 1 µm de diamètre était polarisé dans une solution KOH sous une tension de quelques
V par rapport à une cathode en acier inoxydable. Le rayon de courbure de l’extrémité
de la pointe était de quelques microns. Le fait que l’on puisse atteindre la résolution atomique est attribué à la présence de micropointes aléatoires à l’extrémité de la première
pointe. La majorité des pointes ainsi réalisées permet d’atteindre cette résolution sans
préparation spéciale ultérieure à l’attaque électrochimique. Il reste à mentionner qu’on
utilise aujourd’hui d’autres métaux et composites comme Si 3 N 4 , C, Au... qui nous permettent d’obtenir une excellente résolution comme illustré par l’image STM d’une surface d’argent après déposition d’une fraction d’une monocouche de platine (fig. 7.7).
7.7 PRINCIPE ET INSTRUMENTATION DU MICROSCOPE
À FORCE ATOMIQUE (AFM)
Le principe de l’AFM illustré sur la figure 7.8 consiste à approcher une pointe
de la surface à étudier et de mesurer la force d’interaction entre l’atome du bout de
Fig. 7.7 Image STM d’une surface monocristalline d’Ag à T = 50 ˚K après déposition d’une fraction
d’une monocouche de Pt sur une surface de 60 × 60 nm 2 – pointe en W (d’après [7.4]).