Rasterkraftmikroskopie

Je nach zu untersuchender Probe sind verschiedene Spitzen-Cantilever-Kongurationen erforderlich.
So variiert z.B. die typische Länge eines Cantilever zwischen 10 und 500µm, die Dicke zwischen 0, 5
und 7, 5µm und die Federkonstante zwischen 0, 01 und 100 N m .
• Um auch kleine Kraftwechselwirkungen feststellen zu können, ist ein weicher Cantilever, also
ein Cantilever mit kleiner Federkonstanten nötig.
• Ein kleiner Spitzenradius (∼ 5 nm) ergibt eine hohe Auösung.
• Um auch Löcher mit kleinem Durchmesser zu erfassen, ist ein groÿes Aspektverhältnis, d.h. ein
kleiner Önungswinkel der Spitze wichtig.
Trotzdem muss die Stabilität der Spitze gewährleistet sein. In der Praxis verwendet man zur Herstellung
von Cantilever und Spitze meist einkristallines Silizium, Siliziumnitrid, Metalle und Diamant sowie
neuerdings Kohlensto-Nanoröhrchen, die auf eine konventionelle Siliziumspitze aufgebracht werden.
1.4 Auösungsbegrenzungen
1.4.1 Optische Mikroskopie
Nach den Überlegungen von Ernst Abbe ist der kleinste Abstand x min , der mit einem optischen Mikroskop
aufgelöst werden kann, durch folgende Formel gegeben:
• λ: Wellenlänge des verwendeten Lichts
• n: Brechungsindex
x min =
• sin φ: Numerische Aperatur des Mikroskops
λ
n · sin φ
Das Auösungsvermögen hängt also in erster Linie von der Wellenlänge λ des verwendeten Lichts ab.
1.4.2 Rasterkraftmikroskopie
Die Auösung eines Rasterkraftmikroskops hängt vor allem vom Spitzenradius und dem Aspektverhältnis
(Önungswinkel) der Spitze ab. Strukturen können nur dann aufgelöst werden, wenn deren
Radius bzw. Abstand gröÿer ist als der Spitzenradius, was anschaulich mit dieser Skizze aus der Vorbereitungshilfe
sofort klar wird:
(1)
Im Extremfall eines Deltapeaks auf der Oberäche erhält man die um 180 ◦ gedrehte Abbildung der
Spitze, da die Sonde an der Erhebung hängen bleibt. Die nicht ideale Spitze verbreitert also unser
Meÿsignal.
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