Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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O: Oberflächenphysik

O 11: Postersession (Eröffnung)

O 11.74: Poster

Montag, 27. März 2000, 19:00–22:00, Bereich C

Ein alternatives Rastersondenprinzip: Der Kelvinsensor mit gesteuerter Oszillation — •Herbert Kliem und Marc Nalbach — Lehrstuhl für Grundgebiete der Elektrotechnik
Universität des Saarlandes, Gebäude 13, D-66123 Saarbrücken

Während der konventionelle Rastersensor mit einem frei schwingenden Cantilever mit Spitze arbeitet, basiert das hier vorgestellte System auf einem Nadelsensor, dessen Schwingfrequenz, Mittenstellung und Amplitude extern gesteuert werden (Kelvin-Aufbau). Die Sondennadel schwingt über der Probenoberfläche und bildet mit dieser eine oszillierende Kapazität. Durch die Austrittsarbeitsdifferenz (Leiter) bzw. Ladungen (Isolator) wird ein Wechselstrom erzeugt, der detektiert werden kann. Die Stromantwort des Systems beinhaltet Grundwelle und höhere Harmonische. Bei leitenden Oberflächen kann durch Messung der Grundwelle die Austrittsarbeit bestimmt und durch Vergleich der Grundwelle mit der ersten Harmonischen das Oberflächenprofil detektiert werden. Bei Isolatoren kann die Flächenladung ortsaufgelöst gemessen werden, ohne daß durch elektrostatische Kräfte die Gefahr des Haftens der Sonde auf der Oberfläche besteht. Durch Anlegen einer Spannung kann bei Isolatoren ebenfalls das Oberflächenprofil bestimmt werden. Zusätzlich ist ein punktuelles Beladen des Isolators mit derselben Sonde möglich.

Experimente zur Messung von Austrittsarbeiten und Oberflächenladungen werden vorgestellt.