Speciální aplikace

Pro zajímavost uvedeme některé méně tradiční aplikace AFM.

Průřezová AFM slouží k měření tlouštěk jednotlivých vrstev v integrovaných obvodech, které ovšem musí být nejprve rozštípnuty a to velmi kvalitně (nerovnosti 0,3 nm někdy znemožní měření). Metoda využívá rozdílné rychlosti oxidace jednotlivých vrstev, vzorek je po rozštípnutí na vzduchu za běžné teploty vystaven oxidaci (asi 15 minut) a poté je měřen profil oxidových vrstev – výškový rozdíl na chemicky různých vrstvách je asi 0,2 nm. Občas lze rozlišit i vrstvy lišící se dotací, např. na GaAs se po 2 hodinách vytvoří rozdíl 0,04 nm, což je téměř na hranici měřitelnosti, ale rozhraní je zřetelné. Bohužel dochází ke stranovému rozšiřování oxidů, takže po určité době nejsou údaje věrohodné. To lze ověřit na vzorku supermřížky, kde se po dlouhé době změní šířky a výraznost odlišení vrstev, ale stále je vidět periodicita. Přesnost určení polohy rozhraní je 10–50 nm.

Moirè techniky AFM lze využít v technologii polovodičů i jinak než k přímému měření vlastností obvodů, např. k měření deformací pouzder obvodů. Metoda moirè je schopna měřit deformace v rovině, přičemž referenční mřížka je tvořena skenovacími řádky (princip je převzat z elektronové mikroskopie). Samotné proužky vzniknou skenováním pravidelné struktury (difrakční mřížky, 1200 čar/mm), která je upevněna na deformované podložce.

Před vlastním měřením je nutno nejprve otestovat, zda zobrazené proužky patří k moirè – stačí malé otočení směru skenování. Jsou-li proužky pravé, musí platit (sin(Φ-θ))/(sinΦ)=(ps)/(pr)=C, kde Φ a θ jsou úhly proužků a mřížky vzorku vzhledem ke směru skenování, ps,r je rozteč mřížek.

Uvažujme skenovací velikost L, počet řádků N a nejprve dva proužky na délce L, pak je frekvence referenční mřížky fr=1/(pr)=N/L. Definujme napětí (pro původně shodné mřížky) vztahem εy=(∣ps-pr∣)/(pr)=(ps)/L, z čehož plyne L=ps(N∓1). Podobně pro l proužků dostaneme εy=(∣ps-pr∣)/(pr)=(l-1)/Lps a L=ps[N∓(l-1)]. Zvolíme-li pečlivě L a N, můžeme dosáhnout nulového pole, ale zpravidla jsme omezeni možnostmi přístroje. Nejprve se změří napětí před zatížením εy0=(ps)/(s0yy), kde s0yy je krok mezi sousedními proužky, a poté napětí po zatížení εy1=(ps)/(s1yy). Z rozdílu obou hodnot určíme napětí odpovídající zatížení. Smysl napětí lze určit rotací, pokud se proužky otočí ve stejném směru, je napětí tahové.