Metody fyziky povrchů a tenkých vrstev II - NEVF516

• Anglický název: Methods of Physics of Surfaces and Thin Films II
• Zajišťuje: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html
• Garant: prof. RNDr. Ivan Ošťádal, CSc.; doc. RNDr. Pavel Sobotík, CSc.
• Třída: DS, fyzika povrchů a rozhraní
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika povrchů a ionisovaných prostředí

Anotace

čeština

Poslední úprava: T_KEVF (24.05.2007)

Fyzikální principy rastrovacích mikroskopií v blízkém poli. Rastrovací tunelová mikroskopie (STM), mikroskopie atomárních sil (AFM) a příbuzné techniky. Použití, meze rozlišení a zobrazení, srovnání s jinými metodami analýzy povrchů.

angličtina

Poslední úprava: G_F (12.10.2001)

Physical principles of near field scanning probe microscopy techniques. Scanning tunneling microscopy (STM), atomic force microscopy (AFM) and related techniques. Application, limits of resolution and imaging, comparison with other methods for surface analysis. Exclusively for postgraduate study.

Podmínky zakončení předmětu

Poslední úprava: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (14.06.2019)

Podmínkou zakončení předmětu je úspěšné složení zkoušky.

Literatura

čeština

Poslední úprava: T_KEVF (12.05.2014)

Güntherodt H.-J. and Wiesendanger R., Scanning Tunneling Microscopy I (General Principles and Applications to Clean and Adsorbate Covered Surfaces), 2nd. ed., Springer Series in Surf. Sci. 20, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 1994

Wiesendanger R. and Güntherodt H.-J., Scanning Tunneling Microscopy II (Further Applications and Related Scanning Techniques), 2nd. ed., Springer Series in Surf. Sci. 28, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 1995

Wiesendanger R. and Güntherodt H.-J., Scanning Tunneling Microscopy III (Theory of STM and Related Scanning Probe Methods), Springer Series in Surf. Sci. 29,Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 1993

Bai Ch., Scanning Tunneling Microscopy and its Application, Springer Series in Surf.Sci. 32, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, N.Y., 1992

Stroscio J. A. and Kaiser W. J., Scanning Tuneling Microscopy, Methods of Experimental Physics 27, Academic Press, Boston, 1993

Metody analýzy povrchů : Elektronová mikroskopie a difrakce (editoři L. Eckertová, L. Frank), Academia, Praha 1996,

Mikroskopie na bázi tunelového jevu (Z. Knor), str. 187-229

Metody analýzy povrchů : Iontové, sondové a speciální metody (editoři L. Frank, J. Král), Academia, Praha 2002, kapitoly:

(a) Rastrovací tunelová mikroskopie (STM) a příbuzné techniky (I. Ošťádal, P. Sobotík), str. 275-297

(b) Studium povrchů pomocí mikroskopie s rastrující sondou (V. Cháb), str. 301-320

(c) Rastrovací sondové mikroskopie v elektrochemii (P. Janda), str. 323-348

(d) Optická tunelová mikroskopie s lokální sondou (P. Tománek), str. 351-379

Monotematicky zaměřená čísla Čs. čas. fyz. A: 48 (No3-4)(1998), 51 (No1)(2001), 53 (No2)(2003)

Se zaměřením na SPM techniky a jejich aplikace v ČR (sborníky z národních seminářů)

angličtina

Poslední úprava: T_KEVF (23.05.2008)

Güntherodt H.-J. and Wiesendanger R., Scanning Tunneling Microscopy I (General Principles and Applications to Clean and Adsorbate Covered Surfaces), 2nd. ed., Springer Series in Surf. Sci. 20, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 1994

Wiesendanger R. and Güntherodt H.-J., Scanning Tunneling Microscopy II (Further Applications and Related Scanning Techniques), 2nd. ed., Springer Series in Surf. Sci. 28, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 1995

Wiesendanger R. and Güntherodt H.-J., Scanning Tunneling Microscopy III (Theory of STM and Related Scanning Probe Methods), Springer Series in Surf. Sci. 29,Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, 1993

Bai Ch., Scanning Tunneling Microscopy and its Application, Springer Series in Surf.Sci. 32, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, N.Y., 1992

Stroscio J. A. and Kaiser W. J., Scanning Tuneling Microscopy, Methods of Experimental Physics 27, Academic Press, Boston, 1993

Metody výuky

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (06.10.2020)

Výuka v ZS 2020 probíhá formou on-line přednášek. Více informací viz https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (06.10.2020)

The lecture is conducted on-line in the winter semester 2020. For more information, see https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Požadavky ke zkoušce

Poslední úprava: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (14.06.2019)

Zkouška je ústní, tvoří ji dvě otázky v souladu se sylabem přednášky. Požadované znalosti odpovídají rozsahu odpřednášené problematiky

Sylabus

čeština

Poslední úprava: T_KEVF (12.05.2014)

1.

Přehled a možnosti "tradičních" mikroskopií (transmisní elektronová, rastrovací elektronová,

elektronový projektor, iontový projektor), fyzikální principy; charakteristika mikroskopií s rastrující sondou v blízkém poli (SPM).

2.

Fyzikální princip rastrovací tunelové mikroskopie (STM), mody zobrazení v STM, meze rozlišení, tunelový jev, spektroskopie tunelujících elektronů, rastrovací tunelová spektroskopie; technická realizace STM, obecné problémy konstrukce mikroskopií s rastrující sondou v blízkém poli, srovnání STM s ostatními technikami.

3.

STM a příbuzné techniky: rastrovací tunelová potenciometrie, rastrovací šumová mikroskopie (SNM), mikroskopie a spektroskopie balisticky emitovaných elektron? (BEEM a BEES), kapacitní tunelová mikroskopie, rastrovací tunelový teploměr.

4.

Fyzikální principy silových mikroskopií s rastrující sondou (SFM): mikroskopie atomárních sil (AFM), magnetických sil (MFM), elektrických sil (EFM) a techniky zobrazení:

(a) stejnosměrné (DC) kontaktní techniky: mód konstantní síly, konstantní výšky, tzv. error mode (chybový mód) s využitím zpětnovazebního signálu, zobrazení laterálních sil, zobrazení s využitím vodivosti hrotu a vzorku (spreading resistance imaging).

(b) střídavé (AC) kontaktní techniky: mód s modulací síly, kontaktní EFM, akustická mikroskopie - AFAM a rezonanční spektroskopie.

(c) semikontaktní techniky: semikontaktní mod, fázové zobrazení, semikontaktní chybový mód.

(d) nekontakní techniky: nekontaktní mód, mód s frekvenční modulací.

(e) víceprůchodové techniky: EFM, kapacitní mikroskopie, mikroskopie s Kelvinovou sondou, DC MFM, AC AFM, MFM se zobrazením pomocí disipace energie.

Spektroskopie: síla(vzdálenost), zobrazení pomocí adhesivních sil, amplituda(vzdálenost), fáze(vzdálenost), frekvence(vzdálenost), "Full-resonance Spectroscopy".

5.

Rastrovací optická mikroskopie v blízkém poli (SNOM) resp. rastrovací optická tunelová mikroskopie - fyzikální princip. Shear Force Microscopy. Módy zobrazení: transmisní, reflexní, luminiscenční.

angličtina

Poslední úprava: T_KEVF (23.05.2008)

1.

Review of microscopy techniques (transmission electron m. - TEM, scanning electron m. - SEM, field electron m. - FEM, field ion m. - FIM, low energy electron m. - LEEM), physical principles, modifications; characterizations of near field scanning probe microscopies (SPM).

2.

Physical principle of scanning tunneling microscopy (STM), modes of imaging, resolution limits, tunneling, spectroscopy of tunneling electrons; scanning tunneling spectroscopy (STS); construction of STM , basic problems of SPM construction; comparison of STM and other "classical" microscopy techniques.

3.

STM and related techniques: scanning tunneling potentiometry, scanning noise microscopy (SNM), ballistic electron emission microscopy (BEEM) and spectroscopy (BEES), scanning capacitance microscopy (SCM), scanning tunneling thermometer.

4.

Physical principles of scanning force microscopies (SFM): atomic force microscopy (AFM), magnetic force m. (MFM), electric force m. (EFM) and imaging techniques:

(a) DC contact techniques: constant force mode, constant height mode, error mode, imaging of lateral forces, spreading resistance imaging.

(b) AC contact techniques: force modulation mode, contact EFM, acoustic AFM (AFAM), AFAM resonance spectroscopy.

(c) semi-contact techniques: semi-contact mode, phase imaging, semi-contact error mode.

(d) non-contact techniques: non-contact mode, frequency modulation mode.

(e) many-pass techniques: EFM, capacitance microscopy, Kelvin probe microscopy, DC MFM, AC MFM, dissipation force microscopy.

Spectroscopies: force-distance, adhesion force imaging, amplitude-distance, phase-distance, frequency-distance, full resonance spectroscopy.

5.

Scanning near field optical microscopy (SNOM), physical principle. Shear Force Microscopy. Imaging modes: transmission, reflection, luminescence.