Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

5 Spitzenpräparation
Abb. 5.1: Rasterelektronenaufnahme einer geschnittenen Spitze [Ric01]
5.2 Ätzmethode
Eine deutlich günstigere und bessere Variante, Spitzen für das Rastertunnelmikroskop her-
zustellen ist das elektrochemische Ätzen. Hierbei verwendet man meist einen Draht aus
Wolfram. Jedoch oxidiert Wolfram sehr schnell an Luft. Aus diesem Grund sollte vor jeder
Spitzenherstellung der Draht beispielsweise mit einem feinen Schleifpapier „gereinigt“ wer-
den. Anschließend wird der Draht in einer 20%-igen NaOH-Lösung geätzt. Diese Methode
wurde auch im Rahmen dieser Zulassungsarbeit angewandt. Bei Spannungen größer als
+1, 43 V setzt an der Kathode folgende Reaktion ein [Sch97]:
= −2, 48 V
Kathode 6 H2O + 6 e – −→ 3 H2 + 6 OH – ε0 red
Anode W + 8 OH – −→
2 –
WO4 + 4 H2O + 6e – ε0 ox = −1, 05 V
W + 2 OH – +2H2O −→
2 –
WO4 + 3 H2 ε0 = +1, 43 V
Die Ätzgeschwindigkeit ist am Übergang Luft-Lauge am größten [Sch97]. Folglich nimmt
der Draht an dieser Stelle am schnellsten ab bis er irgendwann unter seinem Eigengewicht
abreißt. In diesem Moment ist der Ätzprozess zu stoppen, da ansonsten die Spitze weiter
abgeätzt und wieder runder würde. Dies erreicht man mit einer geschickten Regelelektronik
(siehe Abschnitt 6.2.2 auf Seite 77). Findet der Abschaltvorgang im richtigen Moment statt,
kann man davon ausgehen, dass man eine nahezu ideale Spitze erhält.
72