Instrumentación

 

Automatización de un microscopio de barrido por efecto túnel utilizando una tarjeta OMB-DaqBoard/2000 y LabVIEW

 

J.A. Martínez^a, J. Valenzuela^b, M.P. ernández^a y J. Herrera^a

 

^a Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales, Universidad de La Habana, Zapata y G, El Vedado, Plaza de la Revolución, La Habana, 10400, Cuba. e-mail: javmar@imre.oc.uh.cu

^b Centro de Nanociencias y Nanotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, km 107 Carretera Tijuana-Ensenada, Ensenada, Baja California, 22860, México.

 

Received 06 February 2015;
accepted 30 October 2015

 

Resumen

El artículo muestra el trabajo para la automatización y control de un microscopio de barrido por efecto túnel (STM) construido por los autores. La interfase entre la computadora y el microscopio ha sido implementada por medio de una tarjeta de adquisición de datos OMB-DaqBoard/2000. Un programa desarrollado en LabVIEW genera las seriales requeridas para el barrido X-Y, y simultáneamente adquiere los voltajes de Z relacionados con la corriente de tunel entre la punta y la muestra. El programa construye la imagen de microscopia de la superficie estudiada a partir de los voltajes Z. El proceso para la calibracion del instrumento utilice) imágenes de resolución atómica de superficies conocidas.

Palabras clave: Microscopía de barrido por efecto túnel; instrumentación para microscopía; adquisición de datos.

 

Abstract

This paper shows the work for the automation and control of a scanning tunneling microscope (STM) built by the authors. The interface between the computer and the microscope has been implemented by mean of the data acquisition board OMB-DaqBoard/2000. A developed software in LabVIEW generates the signals required for the X-Y scanning, and it simultaneously acquires the Z voltages, related to the tunneling current between the tip and the sample. The program constructs the microscopy images of the studied surface from the Z voltages. The process to calibrate the instrument using atomic resolution images of known samples is also presented.

Keywords: Scanning tunneling microscopy; microscopy instrumentation; data acquisition.

 

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Referencias

1. G. Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber y E. Weibel, Appl. Phys. Lett. 40 (1982) 178.         [ Links ]

2. D.M. Eigler y E.K. Schweizer, Nature 344 (1990) 324.         [ Links ]

3. A.I. Oliva et al., Rev. Mex. Fis. 40 (1994) 106.         [ Links ]

4. S. Katano, M. Hori, Y. Kim y M. Kawai, Chem. Phys. Lett. 614 (2014) 117.         [ Links ]

5. A. Bera, S. Dey y A.J. Pal, Nano Lett. 14 (2014) 2000.         [ Links ]

6. M. Hietschold, M. Lackinger, S. Griessl, W.M. Heckl, T.G. Gopakumary G.W. Flynn, Microelectronic Eng. 82 (2005) 207.         [ Links ]

7. D. Wang, L.-J. Wan y C. Bai, Mater Sci. Eng. R 70 (2010) 169.         [ Links ]

8. J.A. Boscoboinik, R.R. Kohlmeyer, J. Chen y W.T Tysoe, Langmuir 27 (2011)9337.         [ Links ]

9. A. Zhao, S. Tan, B. Lin, B. Wan, J. Yang y J.G. Ho, Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (2013) 12428.         [ Links ]

10. A. Barea et al., Faraday Discuss. 174 (2014) 79.         [ Links ]

11. Z. Li et al., Nano Lett. 14 (2014) 5493.         [ Links ]

12. M. Kolmer, S. Godlewski, J. Lis, B. Such, L. Kantorovich y M. Szymonski, Microelectronic Eng. 109 (2013) 262.         [ Links ]

13. J.G. Rodrigo, V. Crespo, H. Suderow, S. Vieira y F. Guinea, New J. Phys. 15 (2013) 055020.         [ Links ]

14. A. Greuling et al., Phys. Status Solidi B 250 (2013) 2386.         [ Links ]

15. C.J. Chen, Introduction to Scanning Tunneling Microscopy (Oxford, 1993).         [ Links ]

16. R. Wiesendanger, Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy (Cambridge, 1994).         [ Links ]

17. C. Bai, Scanning Tunneling Microscopy and Its Applications (Springer, Berlin, 1995).         [ Links ]

18. P.H. Schroer y J. Becker, IBM J. Res. Develop. 30 (1986) 543.         [ Links ]

19. J. Guillen Rodríguez, E. Valaguez-Velazquez, A. Zapata-Navarro, A. Márquez-Herrera, M. Meléndez-Lira y M. Zapata-Torres, Rev. Mex. Fis. 59 (2013) 208.         [ Links ]

20. J. Valenzuela y J. Rodríguez, en Surface Science (Springer, Berlin Heidelberg, 1991), ed. F. A. Ponce y M. Cardona, p. 115.         [ Links ]

21. R.K. Sears, B.G. Orr y T.M. Sanders, Comp. Phys. 4 (1990) 427.         [ Links ]

22. J.P. Arrieta Navarro, Tesis de Bachillerato en Ingeniería Electrónica, (Universidad de Costa Rica, 2010).         [ Links ]

23. Omega Engineering, OMB-DaqBoard/2000 Series User's Guide (Stamford, CT, 2005).         [ Links ]

24. A.P. Colbert, J. Yun, A. Larsen, T. Edinger, W.L. Gregory y T. Thong, eCAM 5 (2008) 443.         [ Links ]

25. C.E. Bigelow et al., Rev. Sci. Instrum. 72 (2001) 3407.         [ Links ]

26. M. Piasecka, Heat Mass Transfer 49 (2013) 261.         [ Links ]

27. F. El Gabaly y J. de la Figuera, Adaptación de Gxsm: aplicación del software libre para Microscopía Túnel (STM), en: http://mmc.igeof.unam.mx        [ Links ]

28. National Instruments, LabVIEW User Manual (Austin, TX, 2003).         [ Links ]

29. http://www.eblproducts.com/piezotube.html

30. K. Ogata, Ingeniería de control moderna (Pearson, México, DF, 1998).         [ Links ]

31. http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/texasinstruments/t1084.pdf

32. http://www.datasheetarchive.com/UCN4204B-datasheet.html

33. I. Horcas, R. Fernández, J.M. Goómez-Rodríguez, J. Colchero, J. Gomez-Herrero y A.M. Baro, Rev. Sci. Inst. 78 (2007) 013705.         [ Links ]

34. J.A. Martínez, J. Valenzuela B., R. Cao Milan, J. Herrera, M.H. Farías y M.P. Hernández, Appl. Surf. Sci. 320 (2014) 287.         [ Links ]

35. C. Vericat, G. Andreasen, M.E. Vela y R.C. Salvarezza, J. Phys. Chem. B 104 (2000) 302.         [ Links ]

36. K.M. Koczkur, E.M. Hamed, C.R. Hesp y A. Houmam, Phys. Chem. Chem. Phys. 15 (2013) 348.         [ Links ]