Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

4 Allgemeines zum Rastertunnelmikroskop
Messungen und deren Ableitung dI(U)/dU gewinnen. Die Interpretation der Messergeb-
nisse als lokale Zustandsdichte ist aber schwierig, da die elektronische Struktur der Spitze
ρT sowie die Spannungsabhängigkeit des Transmissionskoeffizienten beim Tunnelprozess
unbekannt sind. Erstere sollte konstant sein und somit nur einen Untergrundbeitrag leis-
ten. Ist diese Voraussetzung gegeben, so kann man aus dem lokalen Tunnelspektrum die
lokale Zustandsdichte der Probe erhalten (siehe Abbildung 4.19 auf Seite 63). Diese An-
nahme ist berechtigt, wenn man mit verschiedenen Spitzen an verschiedenen Stellen der
Probe misst und die Messergebnisse untereinander vergleicht. In manchen Fällen kann man
die Spannungsabhängigkeit des Transmissionskoeffizienten durch Normierung der Daten
dI(U), dU, (I/U) auf die angelegte Spannung U erhalten.
Durch diese Messmethode erreicht man eine deutlich höhere Auflösung der elektronischen
Zustandsdichte der Probe. Neben dieser Bestimmung kann man mit Hilfe dieser Metho-
de auch den Einfluss der strukturellen Eigenschaften der Probe auf die Zustandsdichte
untersuchen.
I-z Spektroskopie
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Tunnelstrom I in Abhängigkeit der Höhe a der
Spitze über der Probe zu detektieren. Dabei kann man sich die Vorteile dieser Methode an
einem eindimensionalen Modell verdeutlichen. Der Tunnelstrom I hängt exponentiell von
der Höhe a ab und ist folgendermaßen charakterisiert (nach Gleichung (4.58) auf Seite 62):
I(z) = A · e
√
2mEA
a �
(4.61)
mit einer Barrierenhöhe EA und einer Konstanten A. EA ist eine materialabhängige Grö-
ße und kann Rückschlüsse auf verschiedene chemische Elemente der Probe geben. Somit
kann mit Hilfe dieser Methode die Verteilung von verschiedenen chemischen Elementen
an der Probenoberfläche sichtbar gemacht werden. Dazu moduliert man die Uz-Spannung
des Piezos leicht. Dies führt zu einer Änderung des Tunnelstromes dI. Diese Änderung
wird anschließend in dem fließenden Tunnelstrom detektiert, sodass man bei bekannter
Modulationsamplitude auf die lokale Verteilung der Barrierenhöhe schließen kann.
z-U Spektroskopie
Als letzte Möglichkeit ist noch die Messung der Veränderung des Abstandes z zwischen
Spitze und Probe bei konstantem Tunnelstrom in Abhängigkeit der angelegten Tunnel-
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