Anleitung - 2. Physikalisches Institut, RWTH Aachen

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

3 PRINZIP DES RASTERTUNNELMIKROSKOPS 8 gestellten Tunnelstrom abhängig ist. Wie man aus Gl. 6 erkennen kann, erfordert ein höherer Sollwert des Tunnelstroms bei gleicher Spannung einen geringeren Abstand zwischen Spitze und Probe. Umgekehrt führt eine größere Tunnelspannung bei gleichem Strom zu einer Vergrößerung des Abstands. Im folgenden sollen einige Aspekte des Rastertunnelmikroskops eingehender besprochen werden. Abbildung 3: Prinzip des Rastertunnelmikroskops. Eine Kontrollelektronik erzeugt die Rasterbewegung, mit der die Probe relativ zur Spitze bewegt wird. Dabei wird der Tunnelstrom I gemessen und in einem Regler mit einem einstellbaren Sollwert verglichen. Daraus wird dann das Stellsignal z für die Abstandssteuerung errechnet. Beide Kanäle (z und I) können zur Abbildung verwendet werden.
3 PRINZIP DES RASTERTUNNELMIKROSKOPS 9 3.1 Realisierung der Rasterbewegung Am gängigsten sind zwei verschiedene Arten für den Aufbau eines Piezo- Scanners zur Realisation der x-, y-, z-Bewegung: • Der Röhrchenscanner: In der Praxis werden häufig auch sog. Röhrchenscanner verwendet. Das sind Röhren aus Piezomaterial (meist PZT), auf denen auf der Innen- und Aussenseite Elektroden aufgedampft sind. Legt man nun eine Spannung zwischen der Innen- und Aussenelektrode an, so verlängert bzw. verkürzt sich das Röhrchen, je nach Vorzeichen der Spannung. Damit lässt sich also eine Abstands-Regelung (z-Richtung) realisieren. Nun kann man auch die Aussenelektrode in vier 90 ◦ -Segmente unterteilen und beispielsweise an das rechte Segment eine positive Spannung +Ux und links eine negative Spannung −Ux gegenüber der geerdeten Innenelektrode anlegen. Dann wird das Röhrchen auf einer Seite länger und auf der anderen kürzer und neigt sich damit zur Seite (x-Richtung). Mit den zwei verbleibenden Segmenten kann man eine Bewegung in y- Richtung erzeugen. Typische Auslenkungen sind einige nm pro Volt angelegter Spannung, je nach Geometrie des Scanners. • Der x,y,z-Scanner: Hierbei gibt es für jede Raumrichtung (x, y und z) einen eigenen Piezokristall. Mit drei verschiedenen Spannungen kann damit die relative Position zwischen Spitze und Probe kontrolliert werden. In unserem Fall liegt dieser Typ von Scanner vor (siehe auch Abb. 10) mit einer Steuerspannung von max. ±10V. 3.2 Die Tunnelspitze Um eine hohe räumliche Auflösung zu erzielen, muss die Spitze, mit der man die Probe abtastet, möglichst scharf sein, im Idealfall mit nur einem Atom an der Spitze. Das mag zunächst hoffnungslos erscheinen. Allerdings kommt einem die extreme Abstandsabhängigkeit des Tunnelstromes zur Hilfe. Stellt man sich eine unregelmäßig geformte Spitze über einer ebenen Probe vor, so ist klar, dass irgendein Atom den geringsten Abstand zur Probe hat. Dieses Atom ist dann praktisch ausschließlich Träger des Tunnelstroms, da der Beitrag des zweitnächsten Atoms in den allermeisten Fällen deutlich geringer ist. Ein Problem tritt dann auf, wenn die Probe uneben ist. Dann kann es sein, dass verschiedene Atome den Tunnelstrom tragen, je nach dem ob man sich gerade auf einem Berg, Tal oder Abhang befindet. Man kann in diesem
Seite 1 und 2: Versuch 3: Rastertunnelmikroskopie
Seite 3 und 4: 1 EINLEITUNG 3 1 Einleitung Seit de
Seite 5 und 6: 2 THEORIE 5 Abbildung 2: Energiesch
Seite 7: 3 PRINZIP DES RASTERTUNNELMIKROSKOP
Seite 11 und 12: 3 PRINZIP DES RASTERTUNNELMIKROSKOP
Seite 13 und 14: 3 PRINZIP DES RASTERTUNNELMIKROSKOP
Seite 15 und 16: 4 AUFBAU DES MIKROSKOPS 15 wie er i
Seite 17 und 18: 5 BEDIENUNG 17 Abbildung 8: links:
Seite 19 und 20: 5 BEDIENUNG 19 Abbildung 11: Bedien
Seite 21 und 22: 6 PROBENSYSTEME UND AUFGABEN 21 6 P
Seite 23 und 24: 6 PROBENSYSTEME UND AUFGABEN 23 Abb
Seite 25 und 26: 6 PROBENSYSTEME UND AUFGABEN 25 der
Seite 27: LITERATUR 27 Literatur [1] Gerd Bin

Anleitung - 2. Physikalisches Institut, RWTH Aachen

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?