Аналіз і класифікація метрологічного забезпечення вимірювань рельєфу нанооб’єктів

Abstract

У статті проведено аналіз наявних методів та засобів вимірювання рельєфу нанооб’єктів і розроблено їх класифікацію на основі принципів використання. Розглянуто основні інформаційні параметри, на яких базується кожний описаний метод, та визначено умови їх найбільш ефективного застосування для вирішення задач вимірювання рельєфу нанооб’єктів. На основі проведеного аналізу було встановлено, що найбільш функціональним та універсальним при вирішенні широкого кола проблем є метод скануючої зондової мікроскопії. Розроблено класифікацію наявних методів скануючої зондової мікроскопії залежно від характеру їх застосування. Доведено, що збільшення кількості методів вимірювання, що використовуються при метрологічному аналізі нанооб’єктів, збільшить надійність і точність результатів вимірювань, і кожний метод забезпечить додаткові інформаційні параметри. Рекомендовано для підвищення точності нановимірювань використовувати методики, побудовані за принципом інтеграції інформації, наданої різними методами.

The article analyzes the existing methods and means of measuring objects in the nanometer range and develops their classification based on the main principles of use. The main parameters on which each described method is based are considered and the conditions for their most effective application are determined. It is proved that chemical and electrical sets of properties of the nanomaterial can change when the particle size decreases to the nanometer size, which requires the inclusion of additional chemical and electrical tests in existing methods. Based on the analysis, it has been determined that the method of scanning probe microscopy is the most functional and universal in solving a wide range of problems. The classification of existing methods of scanning probe microscopy based on the nature of their applications is developed. The main directions of creation and use of methods of measurement of micro- and nanosystems are determined, namely: creation of model representations of connections of topological characteristics and reaction of object to external influences, establishment of communications between properties of an element or system, research of structure, charges and fields, establishing links between technological factors, the kinetics of formation and the properties of nanostructures, creation of models that link functional parameters of devices with the properties of structures. It is proved that in order to obtain more reliable results, the method of nanomeasurements should take into account the effects of external destabilizing factors on the nanoobject and ensure the possibility of correcting the deviations caused by them. To simplify the process of choosing nanomeasurement methods, a method for detecting deviations due to the influence of external destabilizing factors has been developed. Universal expressions for the description of a stream of the revealed deviations of nanoobjects of various configuration are received. It is recommended to use techniques based on the principle of integration of information provided by different methods to increase the accuracy of nano-measurements. It is proved that increasing the number of measurement methods used in the metrological analysis of nanoobjects will increase the reliability and accuracy of measurement results and each method will provide additional information.