Non-contact atomic force microscope operation in ultra high vacuum using radiation pressure excitation of cantilever

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: YİĞİT UYSALLI

Danışman: AHMET ORAL

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, radyasyon basıncının kullanımıyla yüzeye değmeden çalışan Atomik Kuvvet Mikroskobu (YDAKM) yaylarının titreştirilmesi ile yeni bir AKM yay uyarım yöntemi geliştirilmiş, bu yöntemle YDAKM ile yüzey görüntülemesi gerçekleştirilmiştir. AKM yayları genel olarak bir piezo element aracılığıyla titreştirilerek rezonansa getirilir. Bu yöntemin yalancı rezonans eğrileri ve ideal olmayan Lorentz eğrileri ortaya çıkarmak gibi olumsuz yanları mevcuttur. Radyasyon basıncı daha önce AKM yaylarının kalibrasyonu için kullanılmış olmakla beraber bugüne kadar görüntü almak için kullanılmamıştır. Yayın sapmasını ölçmek ve aynı zamanda yaya radyasyon basıncı uygulamak için 1310 nm dalgaboyunda bir lazer diyotuyla çalışan fiber interferometre kullanılmıştır. 2x10-10 mbar basınçta bulunan bir YDAKM üzerine takılı olan yay, üzerine DC akım uygulanan 3 mW sabit güçte sürülen, bir PLL aracılığıyla yayın rezonans frekansında AC modülasyon uygulanan lazer diyotunun uyguladığı radyasyon basıncıyla tahrik edilmiştir. Bu şeklide, yayın DC ofset etrafında AC modülasyon tarafından titreştirilmesi sağlanmıştır. 750 μW'lık lazer gücü için yaya etkiyen kuvvet 5 pN olarak hesaplanmıştır. YDAKM yaylarının ortalama yay sabitinin 40N/m olduğu göz önünde bulundurulursa 5 pN'luk kuvvet yaklaşık 0.125 pm'lik genlik oluşturmaktadır. Ultra Yüksek Vakum odacığı yaklaşık 2x10-10 mbar basınca getirildiğinde rezonansın kalite faktörü 10000 civarlarında olup yayın genliği 1-2 nm civarlarına çıkar. Radyasyon basıncı ile uyarım aynı zamanda yay sabitinin de doğrudan ölçümüne olanak sağlamıştır. Bahsedilen teknik aynı zamanda görüntüleme sırasında uygulanıp YDAKM radyasyon basıncı ile YDAKM görüntüsü alınmıştır.