STM-AFM - TU Ilmenau

Gerd Binnig, Heinrich Rohrer, Nobelpreisträger 1986
Geschichte:
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Tunnelstrom, Tunnelstromwahrscheinlichkeit in den 20iger
Jahren theoretisch vorhergesagt
elektronisches Tunneln von Esaki an p-n Gebieten, Giavan Kupfer MOS Struktur, Kupfer Paare zwischen Supraleitern Josephson, alle Nobelpreis 1973
erstes Metall-Vakuum Tunneln 1971 von Young, entwickelte
den Topografier, großer Abstand, Feldemission, z= 3 nm; lateral
400 nm
1979 erste Patente auf RTM durch Binning und Rohrer
(Tausende von RTMs)
16.3.1981 erste Bilder
1982 erste Publikationen von Binnig, Rohrer, Gerber und
Weibel, (1mV...4V, 0.1nA .. 10 nA)
1983 Si (111) 7 x 7 Struktur
1986 Nobel Preis für Binnig und Rohrer
1985/86 Idee Rasterkraftmikroskop
1991 30 Firmen bauen Rastersondenmikroskope
1992 in Situ AFM von Viren (Häberle)
1992/.. Nah Feld Mikroskopie (SNOM)
ab 1997 Konzentration Firmen Topometrix - Park Scientific
ab 2001 Firmenkonzentration auf Veeco (Thermomicro und
Digital)
Barriere zwischen zwei Metallen
Prinzip eines Raster-Tunnelmikroskops
Constant height mode
Constant current mode
Model of the (111)Si surface
STM image
(Takanayagi, Tong)
Gestaltung der Piezo-Aktuatoren
verschiedene RTM
Versetzung mit STM gemessen
Growth of Ge on (100)Si
Growth of Ge on (111)Si
Growth of Si on (100)Si
Growth of Si on (111)Si
Laser-Beam
Mirror
Photodetector
(4-quadrant)
Cantilever
Tip
Control-Unit
Piezo-Scanner
z
y
x
Prinzip des Raster-Kraftmikroskops (AFM)
AFM-Prinzip (non-contact-mode)
Potential- (Kräfte-) Verlauf vor Oberflächen
Kraft-Weg-Diagramm
Schwingung des Kantilevers im non-contact-mode
Rasterkrafmikroskop
AFM - Tip
verschiedene AFM-Spitzen
Herstellung von Tips durch Ionenätzen
Messartefakte durch Spitzenform
Beispiele:
IC-Struktur
integrierte Sicherung
CD-Oberfläche
N-face und Ga-face - GaN
Cantileve
Signal on
the
Vertical
Topography
Torsion:
Horizontal
LFM
Atomic Force Microscopy =>
Lateral Force Microscopy =>