Caracterización de superficies hidrogenadas de Si(111) mediante AFM y su posible uso en nanometrología

J. KLUG; C. A. SCHUERRER; D. BRUSA; G. I. LACCONI

Carlos Paz

Congreso; Nanocórdoba 2012; 2012

Caracterización de superficies hidrogenadas de Si(111) mediante AFM y su posible uso en nanometrología J. Kluga, C.A Schürrerb,c, D. H. Brusab,c, G. I. Lacconia a INFIQC, Dpto de Fisicoquímica, Facultad de Ciencias Químicas, UNC. b CEMETRO UTN-Facultad Regional Córdoba. c FAMAF, UNC. jklug@fcq.unc.edu.ar El estudio de las fuerzas intermoleculares en superficies cristalinas permite mejorar la comprensión de los fenómenos microscópicos tales como la adhesión, fricción, lubricación, etc.[1] Las microscopias de sonda de barrido, en particular la Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), se han convertido en instrumentos sofisticados que en la actualidad, no se utilizan sólo para la obtención de imágenes topográficas, sino que son empleadas con fines cuantitativos. Una de las funciones principales de los institutos nacionales de medición consiste en proporcionar a la metrología, trazabilidad de estos instrumentos[2]. La caracterización de superficies de silicio hidrogenadas (Si-H) mediante inmersión de las obleas en soluciones de HF/NH4F requiere del conocimiento de las propiedades nano-tribológicas de las interfases construidas. En esta comunicación se presenta la caracterización de sustratos de n-Si(111) de bajo dopado, mediante Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) en modos de contacto y tapping (intermitente), utilizando puntas de Si3N4 con 2nm de radio. La utilización de soluciones de NH4F desoxigenadas en el proceso de hidrogenación es clave para la obtención de terrazas separadas unas de otras por escalones monoatómicos. El ancho de las terrazas depende del ángulo formado entre la dirección normal a la superficie y la dirección [111] en la muestra. La forma de los bordes de los escalones depende de la dirección cristalina de la proyección del vector [111] en la superficie de la muestra. Encontrando así los casos extremos donde los bordes son rectos y paralelos entre sí ó zigzagueantes (como dientes de sierra)[3]. Las imágenes de AFM de una muestra hidrogenada de Si(111) presentan bordes en zigzag que se extienden a lo largo de micrómetros en la superficie. Los mismos se encuentran separados por una distancia de 100 nm, manteniedo la altura monoatómica entre las terrazas (0,3 nm). Estos parámetros evidencian la presencia de un ordenamiento bidimensional de largo alcance en el plano de la muestra, estando la altura en la nanoescala. La morfología de terrazas con escalones monoatómicos observada, permitió obtener un procedimiento metrológico para analizar la linealidad de la escala Z del Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) en el rango de 0,3 nm a 3 nm. Referencias [1] J.N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces, 3a ed., Academic Press, New York, 2011. [2] A. Yacoot, L. Koenders, Measurement Science and Technology 22 (2011) 122001. [3] M.L. Munford, Eletrodeposição De Nanoestruturas Metálicas Em Silício Monocristalino, Universidade Federal de Santa Catarina, 2002.