Simulations of Scanning Force Microscopy Tip Interactions with CaF2 and CeO2

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Ask about the availability of the thesis by sending email to the Aalto University Learning Centre oppimiskeskus@aalto.fi

Authors

Date

2005

Department

Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto

Major/Subject

Fysiikka (laskennallinen fysiikka)

Mcode

Tfy-105

Degree programme

Language

en

Pages

45

Series

Abstract

Tässä työssä on tutkittu atomivoimamikroskoopilla otettujen kalsiumdifluoridi- ja ceriumdioksidi-pintojen kuvien eroavaisuuksien syitä atomitasolla. Atomivoimamikroskoopin kärki oli muodostettu etukäteen 72 atomin piidioksidi-klusterista. Klusteri oli tehty tarpeeksi suureksi, jotta aineen bulkki-ominaisuudet ovat läsnä. Klusterista löytyivät myös luonnossa esiintyvät piin kemialliset ympäristöt, joissa vapaita pii- ja happi- sidoksia. Atomisimulaatioissa on käytetty tiheysfunktionaaliteoriaan perustuvaa SIESTA-ohjelmistoa. Laskuissa käytettiin pseudopotentiaaleja ja atomiorbitaalikantaa. Pintalaskuissa periodiset reunaehdot olivat käytössä. Tutkittu, miten cerium ja kalsium atomit muodostavat sidoksia klusterin kanssa eri kemiallisissa ympäristöissä. Pintoja mallinnettiin 36 atomin yksikkökopilla. Tutkittiin myös, miten pintojen energia muuttuu, kun pinta-atomeja siirretään pinnalta 0,1 -0,5 Å ulospäin. Havaittiin, että cerium kiinnittyy klusteriin suuremmalla adsorptioenergialla kuin kalsium. Cerium pystyi tietyissä tilanteissa katkaisemaan piin ja hapen välisen sidoksen. Kalsium ei tällaiseen kykene. Saatiin tulos, että kalsium pystyy kiinnittymään sellaiseen pii-atomiin, jolla aikaisemmin kolme sidosta. Cerium ei muodosta sidosta piiatomin kanssa, joka tällaisessa kemiallisessa ympäristössä. Havaittiin myös, että cerium atomit istuivat pinnan hilapaikoissa energeettisesti syvemmällä kuin kalsium atomit.

Description

Supervisor

Nieminen, Risto

Keywords

Scanning Force Microscopy, atomivoimamikroskooppi, Scanning Force microscopy

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120451832

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK