Scanning Probe Microscopy Engineering and Technology

Editor's Notes

• #5: links oben: Fe -Atome auf Kupfer, mit 2 lokalisierten Elektronen links unten: 7x7 Reco auf (111) Silizium Nickel (110) - Oberfläche Kupfer-Oberfläche
• #18: Die Größe von Störungen darf die gewünschte Auflösung nicht übersteigen. Typische externe Störungen sind Gebäudeschwingungen und Trittschall mit Frequenzen von 1-100 Hz und Amplituden im Bereich von 0.5 – 150 nm. Ferner können durch den Scanvorgang auch im STM störende Vibrationen angeregt werden. Durch eine spezielle Aufhängung des Geräts (Metallplatten und Vitonringe) sowie durch möglichst geringe Baugröße der eigentlichen Scaneinheit (hohe Resonanzfrequenz!) und geeigneter Wahl der Scanfrequenz werden die Störungen minimiert. Das Rastertunnelmikroskop kann in verschiedenen Arbeitsmoden Betrieben werden: Im „constant current mode“ wird der Abstand zwischen Spitze und Probe so geregelt, dass der Tunnelstrom einem vorgegebenen Wert („reference current“) entspricht. Der für den Tunnelstrom entscheidende Abstand zwischen Spitze und Probe bleibt so konstant. Aus den Spannungswerten am Piezostellelement kann die Topographie der Oberfläche berechnet werden. externe und interne Schwingungsdämpfung Verwendung von Materialien mit TK nahe 0 Kurzer Aufbau Probenhalter - Spitze
• #19: Die Größe von Störungen darf die gewünschte Auflösung nicht übersteigen. Typische externe Störungen sind Gebäudeschwingungen und Trittschall mit Frequenzen von 1-100 Hz und Amplituden im Bereich von 0.5 – 150 nm. Ferner können durch den Scanvorgang auch im STM störende Vibrationen angeregt werden. Durch eine spezielle Aufhängung des Geräts (Metallplatten und Vitonringe) sowie durch möglichst geringe Baugröße der eigentlichen Scaneinheit (hohe Resonanzfrequenz!) und geeigneter Wahl der Scanfrequenz werden die Störungen minimiert. Das Rastertunnelmikroskop kann in verschiedenen Arbeitsmoden Betrieben werden: Im „constant current mode“ wird der Abstand zwischen Spitze und Probe so geregelt, dass der Tunnelstrom einem vorgegebenen Wert („reference current“) entspricht. Der für den Tunnelstrom entscheidende Abstand zwischen Spitze und Probe bleibt so konstant. Aus den Spannungswerten am Piezostellelement kann die Topographie der Oberfläche berechnet werden. externe und interne Schwingungsdämpfung Verwendung von Materialien mit TK nahe 0 Kurzer Aufbau Probenhalter - Spitze
• #22: Sample:: Tb terraces on W(110); during the evaporation process the substrate temperature was lowered from 350 to 300 °C, resulting in the formation of such step pyramid like structures, with each step being only one single atomic layer (0.28 nm) high. Beside hydrogen adsorbtion sites (blue) the terraces exhibit two kind of regions of slightly different color, yellowish and greenish. The difference is due to stacking faults that are present in the Tb(0001) surface. Image-size:: 200 nm x 150 nm Image: 10% topography+ 90% deviated topography at -0.3 VColor-information: current imaging tunneling spectroscopy, obtained after the  topography, dI/dU images at: red = 0.1 V green = 1 V blue = 2.1 V
• #23: Sample:: Tb terraces on W(110); during the evaporation process the substrate temperature was lowered from 350 to 300 °C, resulting in the formation of such step pyramid like structures, with each step being only one single atomic layer (0.28 nm) high. Beside hydrogen adsorbtion sites (blue) the terraces exhibit two kind of regions of slightly different color, yellowish and greenish. The difference is due to stacking faults that are present in the Tb(0001) surface. Image-size:: 200 nm x 150 nm Image: 10% topography+ 90% deviated topography at -0.3 VColor-information: current imaging tunneling spectroscopy, obtained after the  topography, dI/dU images at: red = 0.1 V green = 1 V blue = 2.1 V
• #27: links oben: Fe -Atome auf Kupfer, mit 2 lokalisierten Elektronen links unten: 7x7 Reco auf Silizium rechts oben: Mikrostruktur, 3D-Messung rechts unten: DVD - Oberflächenstruktur
• #30: Cantilevers are fabricated on chips. What you get when you order cantilevers is a small micro-precision-machined rectangular or triangular piece of silicon or silicon nitride with a shiny surface. The minute cuboid you can see is not the cantilever itself, but the chip that holds the cantilever. Generally you need a magnifying glass to see the cantilever at the narrow side of the chip. Sometimes there are two or more cantilevers attached to the narrow edges of the chip. What you are unable to see without a good optical microscope is the tip at the end of the cantilever. The radius of the end of the tip determines the imaging quality. Typically the tip is a few microns long, some are shaped like a needle, and others look like an Egyptian pyramid. Cantilevers can be seen as springs. Remembering your physics lessons in school, you may recall that the extension of springs can be described by Hooke's Law F = - k * s. This means: The force F you need to extend the spring depends in linear manner on the range s by which you extend it. Derived from Hooke's law, you can allocate a spring constant k to any spring. The four damping springs of a car's wheels have a higher spring constant than the spring in your ball-point pen. The spring constants of the commercially available cantilevers vary over four orders of magnitude; cantilevers with spring constants between 0.005 N/m and 40 N/m are commercially available. You can deduce the properties of a cantilever from its outer shape. Thicker and shorter ones tend to be stiffer and have higher resonant frequencies.