4.3 Nanos na čisto površino Ag(111)
V drugem delu nas je zanimala vezava in ureditev molekul na površini srebra.
Vzorec srebra je bil pred naparevanjem v mikroskopu, kar pomeni, da je imel med naparevanjem približno 100 K, saj je bil mikroskop hlajen le s tekočim dušikom.
Molekule smo naparili pri toku 3 A, napetosti 1,6 V in temperaturi približno 50
◦C. Ker smo v tem primeru želeli še manjšo pokritost molekul na površini, smo zato zmanjšali čas naparevanja na 2 min. Na slikah 4.5 opazimo, da so se molekule nabrale le na robovih stopnic v obliki vzdolžnih kupčkov. Poleg tega vidimo, da sta sliki precej popačeni. To je posledica slikanja pri višjih temperaturah, saj je bil mikroskop hlajen le s tekočim dušikom. Druga stvar, ki je povzročala popačenje slik, pa so nestabilno vezane molekule na povšini, ki se rade primejo na konico mikroskopa.
(a) (b)
Slika 4.5: Ureditev molekul na površini srebra - molekule na robu stopnic. (a) Slika je bila posneta pri 0,2 V, 77 pA, 65 K. (b) Slika posneta pri 0,2 V, 81 pA, 65 K.
V nadaljevanju smo želeli večjo pokritost molekul na površini, zato smo ponovno naparili molekule z enakimi parametri kot prej (3 A, 1,6 V, 2 min), s to razliko, da zdaj vzorec ni bil direktno prenešen iz mikroskopa, ampak se je prej nekaj časa grel v pripravljalni komori, tako da je bila temperatura vzorca ob naparevanju enaka sobni temperaturi.
Na sliki 4.7 opazimo, da je pokritost res večja, ne opazimo pa nobene posebne ureditve molekul. Na sliki 4.6a vidimo, da je koncentracija na sredini slike in ob robovih okroglih lukenj večja. Tam so molekule tudi bolj enakomerno razporejene po površini. Na sliki 4.6b pa opazimo večje kupčke molekul na stopnicah, ki tudi ne kažejo nobene posebne urejenosti. Iz tega sklepamo, da je energijsko ugodneje, če se molekule vežejo med sabo, kot pa če bi se urejeno vezale na površino. Poleg tega o šibki vezavi molekul na površino priča tudi mobilni defekt oziroma molekula, ki je označen s črnim pravokotnikom na sliki 4.6a.
Poglavje 4. Vpliv podlage na samourejanje 2-merkaptobenzimidazola
(a) (b)
Slika 4.6: Ureditev molekul na površini srebra. Molekule opazimo kot svetle pikice.
(a) Slika je bila posneta pri 0,75 V, 60 pA, 84 K. S črnim pravokotnikom je označen mobilen defekt oziroma molekula. (b) Slika posneta pri 0,75 V, 64 pA, 85 K.
Za primerjavo si poglejmo še sliko 1.1 iz uvoda, kjer je prikazana samoureditev 2-MBI na Cu(111) pri sobni temperaturi, ko je na vzorec bila naparjena manj kot ena plast molekul [3]. Opazimo, da gre v obeh primerih za neurejeno strukturo, vendar se na srebru molekule vseeno raje sprimejo skupaj, kot da bi se bolj razporedile po površini, kar opazimo kot večje pikice na sliki 4.7a, ki so zgoščene na sredini slike, v primerjavi s tistimi na sliki 4.7b, ki so precej manjše in bolj enakomerno razporejeno po površini. To potrjuje, da podlaga igra pomembno vlogo pri urejanju teh molekul.
(a) (b)
Slika 4.7: (a) 2-MBI na površini srebra. Slika je bila posneta pri 0,75 V, 60 pA, 84 K. S črnim pravokotnikom je označen mobilen defekt oziroma molekula. (b) 2-MBI na površini čistega bakra. Slika je bila posneta pri -250 mV, 156 pA. Slika povzeta po [3].
34
Poglavje 5 Kalibracija
Na vsako merilno napravo vplivajo razne motnje iz okolice. Pri tem je zelo po-membno, da se teh motenj zavedamo in jih tudi upoštevamo pri meritvah in pri delovanju naprave, sicer naše meritve ne bi bile točne niti natančne. Te vplive upo-števamo s kalibracijo naprave oziroma merilnega instrumenta. S tem prilagodimo merilno napravo tako, da kljub vplivu motenj iz okolice dobimo prave podatke o količini, ki jo merimo.
Vrstični tunelski mikroskop je naprava, katere meritve so močno odvisne od temperature. Ker gre za meritve zelo majhnih razdalj, je vsaka temperaturna spre-memba še kako pomembna in jo moramo upoštevati pri zajemanju meritev in obde-lavi podatkov. Temperatura v našem merilnem sistemu vpliva na nihanje kristalne rešetke vzorca ter na gibanje defektov na površini vzorca, poleg tega pa močno vpliva tako na lastnosti kot tudi na raztezanje in krčenje piezoelektričnih cevk, s katerimi premikamo konico in vzorec. Cevke imajo pri različnih temperaturah različen raz-tezek. Pri nižjih temperaturah je ta raztezek manjši, pri višjih pa večji. Linearno temperaturno raztezanje opiše enačba:
∆l =αl∆T, (5.1)
pri čemer je ∆l raztezek, α temperaturni koeficient linearnega raztezka, l začetna dolžina objekta in ∆T sprememba temperature.
Ta raztezek potem vpliva na razdaljo med konico in vzorcem, ki je ključni parameter naših meritev. Spremembe dolžine piezoelektrične cevke naša naprava žal ne zazna sama od sebe, da bi temu ustrezno prilagodila potek merjenja in interpretacijo po-datkov, kar pomeni, da je lahko konica, pri višjih temperaturah, bližje vzorcu kot sicer in so naše meritve razdalj manjše kot dejanske razdalje. To napako popravimo s kalibracijo izmerjenih razdalj. Najbolj siguren način za izračun popravka je, da meritve količine, opravljene pred kalibracijo, primerjamo z znanimi, pravilnimi re-zultati te iste količine in izračunamo za kolikšen faktor se podatka razlikujeta. Ta faktor je potem kar faktor kalibracije, ki ga pomnožimo s kalibracijsko konstanto pi-ezoelektričnih cevk. Odvisnost te količine od temperature je predstavljena na grafih v nadaljevanju.
Poglavje 5. Kalibracija