Desarrollo del microscopio de fuerzas para la caracterización composicional de superficies

Resumen

El objetivo del trabajo de tesis ha sido el desarrollo del microscopio de fuerzas para la caracterización composicional de superficies. Para ello se han utilizado dos aproximaciones: la microscopía de fuerzas de fricción y la medida de la fase en el modo de contacto intermitente. La medida de la fuerza de fricción que surge cuando la punta del microscopio de fuerzas se desliza sobre la superficie ha permitido la caracterización composicional de nanoestructuras semiconductoras III-V crecidas por epitaxia de haces moleculares. El análisis de una muestra patrón de pozos cuánticos de InP/InGaAs determinó una resolución espacial de 3 nm; el estudio de una estructura de composición graduada de InxGa1-xAs demostró que la fricción era sensible a cambios en la concentración relativa de indio inferiores al 10%. Por otro lado, la microscopía de fuerzas de fricción permitió discernir en estructuras de puntos cuánticos entre recubrimientos inferiores y superiores a una monocapa atómica de la capa mojante (wetting layer). Esta técnica no resulta destructiva. El estudio de los mecanismos de fricción a escala nanométrica permitieron hacer medidas asociadas a la fricción que permitirían obtener mapas químicos de la superficie. La fuerza de fricción resulta destructiva en muestras blandas o debilmente adsorbidas como las biomoléculas, los polímeros o películas orgánicas. Uno de los modos más exitosos para la caracterización de estas superficies es el modo de contacto intermitente. En este modo dinámico la punta oscila y toca ligeramente la muestra al final de cada ciclo. Sin embargo, la dinámica de la oscilación es compleja. En este trabajo de tesis se ha desarrollado un modelo teórico que explica la dinámica involucrada y permite determinar las condiciones en las cuales se produce una deformación mínima de la muestra. Por otro lado, se observó que la medida de la fase es sensible a la composición de la