SKP и эффект окантовки

Понимание эффекта окантовки и его роли в сканировании зондом Кельвина (SKP)

Появление эффекта окантовки характерно для конденсаторов конечной длины. Между двумя электродами существует однородное электрическое поле, однако по краям электродов поле становится неоднородным и распространяется в окружающее пространство. В этот момент видно, что электрическое поле изгибается за краями электродов. Именно это расширение электрического поля за пределы краев электродов называется окантовкой. Окантовка параллельного пластинчатого конденсатора показана на рисунке ниже. Это упрощенная иллюстрация, показывающая окантовку только параллельных поверхностей, как это было бы в датчике SKP, где соблюдается осторожность, чтобы не создавать электрическое поле по бокам датчика.

Пунктирные линии представляют электрическое поле между электродами.

В то время как предыдущий рисунок иллюстрирует эффект окантовки, когда электроды конденсатора равны или подобны по длине, в SKP это не так. В эксперименте SKP электроды конденсатора неодинаковы по длине, при этом зонд обычно намного меньше электрода образца, что приводит к значительному эффекту окантовки, как показано ниже.

Зонд SKP и образец проиллюстрированы. Пунктирные линии представляют электрическое поле между электродами.

Эффект окантовки в SKP

Окантовка может оказать существенное влияние на измерение SKP. Распространение электрического поля за пределы плоскости датчика SKP означает, что области, выходящие за пределы областей, расположенных непосредственно под наконечником датчика, будут влиять на сигнал, измеряемый в SKP. Когда эффект окантовки велик по сравнению с размером зонда, следует приложить усилия, чтобы получить результаты измерений максимальной точности. Факторы, которые влияют на погрешности сканирования зондом Кельвина (SKP):

• Расстояние между оборудованием и объектом. С уменьшением расстояния между электродами конденсатора, зондом, образцом, и при поддержании этого значения на протяжении всего измерения уменьшается эффект полосы и повышается качество измерения SKP. Оптимальная отдаленность на практике составляет 100 мкм.
• Диаметр зонда. Показатель влияет на окантовку при измерении SKP. Приборы меньшего диаметра более чувствительны к эффекту окантовки. При работе с аппаратами для сканирования SKP малого диаметра важно иметь в виду, что эффект окантовки может отрицательно сказаться на боковом разрешении, возможном при использовании этих зондов.
• Однородность образца. Объекты измерения с высокой степенью неоднородности могут стать причиной погрешностей ввиду возникновения эффекта окантовки.

Вывод: понимание последствий эффекта окантовки

Эффект окантовки - это явление, наблюдаемое в конденсаторах, которое влияет на качество и боковое разрешение измерения SKP. Понимая влияние расстояния между зондом и образцом, диаметра зонда и неоднородности образца, эффект окантовки может быть уменьшен и учтен в экспериментах.