AIM - Kombinierte Hochgeschwindigkeitsrasterkraft- und Dreistrahlmikroskopie für korrelierte Mikroskopie

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Während des letzten Jahrzehnts wurden durch die Erforschung der Nanowelt nicht nur grundlegende Einblicke in physikalische und chemische Prozesse gewonnen, sondern sie spielt auch mehr und mehr eine Rolle in alltäglichen Anwendungen wie Unterhaltungselektronik, Umweltüberwachung, medizinischen oder Automotiveanwendungen. Ein integraler Bestandteil der fortführenden Verbesserung der Leistungsfähigkeit und
Funktionalität dieser Bauteile ist die Notwendigkeit für immer kleinere Nanostrukturen. Dies führte zu neuen technologischen Entwicklungen, die erst durch das detaillierte Verständnis
von nanoskaligen Prozessen ermöglicht wurden. Insbesondere die hochauflösenden Raster bzw.
Transmissions-Elektronenmikroskopie (SEM, TEM) als auch die Rasterkraftmikroskopie (AFM) spielen für die Erforschung der Nanowelt eine wichtige Rolle, da diese Methoden
Materialinformationen auf atomarer Skala und sogar darunter zugänglich machen. Zusätzlich wurde erst kürzlich ein Multistrahl-Ionenmikroskop kommerziell erhältlich, mit welchem auch komplexe Proben mit ultra-hoher Auflösung im Subnanometer-Bereich untersucht werden können. Darüber hinaus besteht damit die Möglichkeit Strukturen im sub-10 nm Bereich herzustellen. Trotz der beeindruckenden Leistungsfähigkeit besitzt das System zwei signifikante Nachteile.
1) Eine Bildaufnahme mit Ionen ist immer destruktiv, wodurch hoch-aufgelöste Nanostrukturen nach der Herstellung nicht mehr mit Ionenstrahlen analysiert werden dürfen.
2) Das System liefert keine Informationen über lokale elektrische, magnetische, mechanische Eigenschaften oder
quantitative 3D Topographie. Eine Erweiterung des Systems mit einem insitu AFM würde diese Nachteile vollständig beseitigen. Damit werden korrelierte Messungen, welche die Stärken des Multistrahl-Ionenmikroskops und des AFMs zusammenführen,
möglich.
Auf diesem Konzept basierend ist es das Ziel des AIM Projektes, ein neuartiges high-speed in-situ AFM zu entwickeln, welches in die vorhandene Plattform integriert werden kann. Die Innovation des geplanten AIM AFM Moduls liegt in der einzigartigen
Kombination von speziellen self-sensing Cantilevern für schnelle AFM-Abbildungen und einem hoch-kompakten Scanner Design, welches eine nahtlose Integration in die Hoch-
Vakuum Umgebung ermöglicht. Die Besonderheit liegt dabei darin, dass die Funktionalität des Ionenmikroskops in keinster Weise eingeschränkt wird. Durch die Realisierung des AIM
Konzepts werden völlig neuartige, korrelierte Untersuchungen ermöglicht:
1) Untersuchung dosisabhängiger ionenstrahl-induzierter Oberflächenmodifikationen,
2) in-situ Bestimmung von Abtragerraten,
3) Untersuchung von Blasenbildung bei Hochenergie-Materialien sowei
4) Feintuning von plasmonischen Au-Strukturen im unteren Nanometerbereich. Während die ersten beiden Anwendungen von generellem Interesse sind, fokussieren sich die letzten
beiden Anwendungen auf hochaktuelle, wissenschaftliche Fragestellungen.
Mit der Umsetzung dieses Projekt wird daher eine Plattform geschaffen, welche für einen weiten Forschungsbereich wie Materialentwicklung, Biotechnologie, Energie Physik und Nanooptik neuartige Möglichkeiten eröffnet und eine exzellente Basis für weitere innovative Produkte und Forschungsarbeiten liefert.
StatusLaufend
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/08/1728/02/20