Raster-Tunnel-Mikroskopie - FakultÃ¤t fÃ¼r Physik

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Die fehlenden Kapitel 4 und 5 bezogen sich auf einen älteren Versuchsaufbau und wurden entfernt. Da verschiedene Textstellen zueinander in Beziehung stehen, wurde die Nummerierung der Kapitel beibehalten 22
6 Probenmaterialien 6.1 Grundsätzliches Zur Beantwortung der Frage, welche Materialien sich für die Untersuchung mit dem RTM eignen, müssen noch einmal die theoretischen Überlegungen von Kapitel 3 herangezogen werden. Zunächst wurde dort die exponentielle Abhängigkeit des <strong>Tunnel</strong>stroms vom Abstand der Spitze zur Probe eingesehen. Wenn man außerdem bedenkt, daß die Bewegungsmöglichkeiten des Piezos recht eingeschränkt sind wird sofort klar, daß nur Proben in Frage kommen, deren Oberflächen eine Rauhigkeit im Ångstroembereich aufweisen. Ferner wurde in Kapitel 3 theoretisch gezeigt, daß der <strong>Tunnel</strong>strom ein Maß für die Elektronenzustandsdichte der Probenoberfläche bei der Fermi-Energie E F am Spitzenort ist. Die Bedingungen, die aufgrund dieser Tatsache an das Probenmaterial gerichtet werden müssen, können anhand Abb.6.1.1 erläutert werden. Abb.6.1.1: Die gekreuzt schraffierten Bereiche sollen schematisch die besetzten Energiebänder des jeweiligen Materials darstellen, die einfach schraffierten markieren die unbesetzten Zustände. Die fettgedruckte Linie repräsentiert die Fermiverteilung. Bei Metallen sind die Zustände innerhalb eines erlaubten Energiebandes um das Fermi- Niveau besetzt, was ein teilweise aufgefülltes Leitungsband zur Folge hat, in dem sich die Elektronen praktisch frei bewegen können. Das erklärt zum einen die gute elektrische Leitfähigkeit von Metallen, zum andern deren Verwendbarkeit für Untersuchungen im RTM. Da dieses im Praktikum an Luft betrieben wird, kommen in erster Linie Edelmetalle als Probenmaterial in Frage. Bei Isolatoren ist das energetisch am höchsten liegende vollbesetzte Band durch eine große Energielücke vom nächsten leeren Band getrennt. Da die Ladungsträger weder im besetzten Band beweglich sind, noch von demselben ins leere Band angeregt werden können sind solche Materialien elektrisch nicht leitend. Deshalb sind Isolatoren für RTM-Untersuchungen leider nicht geeignet. 23
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