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Issue
Microsc. Microanal. Microstruct.
Volume 5, Number 4-6, August / October / December 1994
Page(s) 455 - 465
DOI https://doi.org/10.1051/mmm:0199400504-6045500
Microsc. Microanal. Microstruct. 5, 455-465 (1994)
DOI: 10.1051/mmm:0199400504-6045500

Theoretical analysis of tip-MgO(100) surface interactions

Eric Castanier et Claudine Noguera

Laboratoire de Physique des Solides, associé au CNRS, Université Paris Sud, 91405 Orsay, France


Abstract
We present a quantum self-consistent calculation of tip/insulating surface interactions, performed under the assumption of a rigid geometry, intended to be a first step in the study of images recorded in Scanning Force Microscopy. The MgO(100) surface is modelled by an embedded cluster and the tip by an MgO cube presenting various orientations: 1) an Mg or O corner on-top the surface, or 2) a face parallel to the surface. Two cases are considered: a perfectly planar surface and a rough surface with four additional adsorbed atoms. No supercell geometry is assumed which avoids spurious lateral interactions. As a function of the tip geometry and of the force value chosen to image the surface, we discuss some factors which drive the corrugation and the resolution in an Atomic Force Microscope measurement.


Résumé
Nous présentons un calcul auto-cohérent des interactions entre une pointe et une surface, supposées rigides, qui représente une première approche des images obtenues en Microscopie à Force Atomique. La surface MgO(100) est modélisée par un agrégat immergé et la pointe par un agrégat cubique présentant diverses orientations : 1) un coin Mg ou O au-dessus de la surface, et 2) une face parallèle à cette dernière. Deux cas sont envisagés : une surface parfaitement plane et une surface rugueuse, comportant quatre atomes additionnels adsorbés. Aucune répétition périodique du système n'est supposée, ce qui évite d'introduire des interactions latérales artificielles. En fonction de la géométrie de la pointe et de la valeur de la force choisie pour imager la surface, nous discutons quelques facteurs qui influent sur la corrugation et sur la résolution d'une mesure de Microscopie à Force Atomique.

PACS
0779L - Atomic force microscopes.
6837P - Atomic force microscopy (AFM).

Key words
Atomic force microscopy -- Magnesium oxides -- Theoretical study -- Roughness -- Microscope tip -- Scanning probe microscopy -- Metrology -- Physics


© EDP Sciences 1994