| spelling |
Bernardo Ruegger Almeida NevesAngelo Malachias de SouzaJuan Carlos Gonzalez PerezThales Fernando Damasceno Fernandes2019-08-13T02:28:17Z2019-08-13T02:28:17Z2014-03-20http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9PQHRGNo Modo Contato da Microscopia de Força Atômica (CM-AFM), uma alavanca com uma ponta bastante afiada em sua extremidade é usada para adquirir informação topográfica. Tal aquisição normalmente é feita monitorando a deflexão da alavanca quando em contato com a superfície a ser varrida. Usa-se a variação da deflexão como um sinal de feedback que controla a eletrônica, mantendo a deflexão constante (conhecido como modo de força constante na literatura). Porém, existe um grande problema com essa abordagem, já que, na maioria dos casos, fazer uma varredura com força constante não é possível: forças de atrito, além da força normal, podem fletir a alavanca. Tal curvatura adicional (deflexão) deve ser considerada na formulação do problema. Essa dissertação investiga como essas forças (normal e de atrito) podem dar origem a um artefato de topografia quando é feito uma varredura ao longo do eixo da alavanca. Tal artefato é ainda mais dramático quando o coeficiente de atrito da amostra muda de região para região. Esse efeito é estudado experimentalmente, com uma amostra composta de uma monocamada de grafeno em cima de oxido de silício. O artefato observado, causado pelas forças de atrito, faz o grafeno aparecer mais espesso ou mais estreito do que realmente é, dependendo da direção de varredura. Uma verificação teórica também é feita usando métodos analíticos (teoria de vigas de Euler-Bernoulli) e simulações usando o pacote COMSOL Multiplysics. A teoria não apenas prediz o artefato, mas também indica como ele pode ser completamente evitado ao trocar o ângulo de varredura para perpendicular à direção do eixo da alavanca.In Contact Mode Atomic Force Microscopy (CM-AFM), a cantilever with a sharp tip on its end is employed to acquire topographic information. Such acquisition is normally made by monitoring the deflection of the cantilever when it is in contact with the surface being scanned and using deflection variations as a feedback signal to the control electronics in order to keep the deflection constant (also known as constant force imaging mode in the literature). However, there is a major problem with this approach since, in most cases, a constant force scanning is not possible: frictional forces, besides normal forces, may bend the cantilever. Such additional bending (deflection) needs to be considered in the formulation of the problem. The present dissertation investigates how these forces (frictional and normal) can give rise to a topographic artifact when scanning along the cantilever axis direction. Such artifact is even more dramatic when the friction coefficient of the sample changes from region to region. This effect is studied experimentally, with a sample composed of graphene monolayer atop silicon oxide. The observed artifact, caused by frictional forces, causes the graphene to appear either thicker or thinner than it really is depending on scan direction. A theoretical examination is also made both with analytical methods (Euler-Bernoulli beam theory) and a simulation on COMSOL Multiphysics package. The theory not only predicts the artifact, but also indicates how it can be completely avoided by changing the scanning angle to the perpendicular direction of the cantilever axis.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGFísicaFísicaFriction-induced artifact in atomic force microscopy topographic imagesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdisserta__o_thales__final_.pdfapplication/pdf2820849https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-9PQHRG/1/disserta__o_thales__final_.pdfcbef144be1660da761024c54e49d502dMD51TEXTdisserta__o_thales__final_.pdf.txtdisserta__o_thales__final_.pdf.txtExtracted texttext/plain95779https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/BUOS-9PQHRG/2/disserta__o_thales__final_.pdf.txtf9eb2906551e95f23ff9b149591ae40aMD521843/BUOS-9PQHRG2019-11-14 20:43:45.397oai:repositorio.ufmg.br:1843/BUOS-9PQHRGRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T23:43:45Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
|