STM - Universität zu Köln

21. EinleitungMit dem Rastertunnelmikroskop (engl. Scanning tunneling microscope, STM) könnenmetallische und halbleitende Oberflächen mit atomarer Auflösung abgebildet unduntersucht werden. Es ist historisch gesehen das erste der sogenanntenRastersondenmikroskope und wurde 1982 von Gerd K. Binnig und Heinrich Rohrererfunden, welche dafür 1986 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurden[1].Bei allen Rastersondenmikroskopen wird eine Sonde mit sehr kleinen lateralenAusmaßen und einer abstandsabhängigen Wechselwirkung mit der zuuntersuchenden Probenoberfläche in sehr geringem Abstand über die Probegerastert. Im Falle der Rastertunnelmikroskopie wird eine sehr feine metallischeSpitze als Sonde und der sogenannte Tunnelstrom als Wechselwirkung benutzt.Dieser zu messende Tunnelstrom fließt, wenn zwischen Probe und Spitze eineSpannung von einigen mV bis zu wenigen Volt angelegt wird und der Abstandzwischen Probe und Spitze ausreichend klein ist.Mit der Rastertunnelmikroskopie können Oberflächen und Schichtwachstum aufatomarer Skala untersucht werden [2]. Außerdem ist die Schichtmanipulationmöglich, indem einzelne Atome auf der Oberfläche angeordnet werden [3]. Diemeisten Experimente werden im Vakuum durchgeführt, für chemisch inerte Proben(z.B. Graphit) sind aber auch Experimente an Luft, wie mit dem in diesem Versuchverwendeten EasyScan 2 möglich. Desweiteren ist es möglich mit einemRastertunnelmikroskop ortsaufgelöste Spektroskopie zu betreiben, womit manbeispielsweise Informationen über die lokale Oberflächenzustandsdichte deruntersuchten Probe erhält. Auf diese Weise können auch auf einem Substratbefindliche Moleküle (z.B. organische Halbleiter) untersucht werden [8,9,10], wasGegenstand des zweiten Teils dieses Versuchs ist.