Kelvin-Sonden-Mikroskopie

Rastersondenmikroskopie-Methoden ermöglichen die Untersuchung einer Vielzahl von Probenoberflächeneigenschaften auf der Nanometerskala, sogar bis hinunter zu einzelnen Molekülen. Mit dem Fortschritt der molekularen Elektronik wird die Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften immer wichtiger. In Forschung und Industrie haben Filme aus Verbundmaterialien und lithographisch strukturierten Elementen bereits Strukturgrößen bis hinunter zu einigen Nanometern erreicht. Daher spielen elektrische Moden eine zunehmende Rolle bei der Materialcharakterisierung.

Die Kelvin-Sondenkraftmikroskopie (KPFM) reagiert empfindlich auf lokale Variationen in der Arbeitsfunktion von Materialien. Die Arbeitsfunktion hängt vom spezifischen Material, von Adsorptionsschichten (z.B. Wasser), Oxidschichtdicke, Dotierungskonzentration, elektrostatischen Ladungen, Oberflächendipolmomenten und Temperatur ab. Dadurch wird der KPFM-Modus nützlich, um Oberflächen aus verschiedenen Materialien, z.B. Polymermischungen, Verbundmaterialien, zu untersuchen. Weiterhin können funktionelle Materialien und Bauelemente (z.B. Solarzellen) untersucht werden, die auf Licht oder Dämpfe reagieren. Um die lichtinduzierte Aufladung von Oberflächen (z.B. Solarzellen) zu untersuchen, haben wir ein lichtempfindliches Rasterkraftmikroskop aufgebaut, das sich in einer Umgebungskammer befindet (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Im lichtempfindlichen Rastersondenmikroskop stehen zwei Arten der Probenbeleuchtung zur Verfügung: Weißlicht (oben) und Laserlicht bei 488 nm (unten).
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