Auflösungsvermögen und Genauigkeit der Kelvinsonden-Rasterkraftmikroskopie und deren Anwendung an molekularen Systemen

• Main Author: Zerweck-Trogisch, Ulrich
• Other Authors: Technische Universität Dresden, Physik
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden 2007
• Subjects: KPFM; Kelvinsonden-Rasterkraftmikroskopie; Kraftgradient; Auflösungsvermögen; Auflösung; quantitativ; lateral; Federbalken; Federkonstante; Spitzenoberfläche; Modulationsspannung; Schwingungsamplitude; Photospannung; Austrittsarbeit; Austrittsarbeitsänder; kelvin probe force microscopy; force gradient; resolution limit; resolution; quantitative; cantilever; spring constant; tip surface; modulation voltage; oscillation amplitude; photo voltage; work function; work function change; electrostati; ddc:530; rvk:UH 6310
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1196782873906-79057; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1196782873906-79057; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/767/1196782873906-7905.pdf

Die Arbeit befasst sich mit der Erforschung und Anwendung der Kelvinsonden-Rasterkraftmikroskopie. Die Technik wird bezüglich der Quantität der gemessenen Werte und der erzielbaren lateralen Auflösung untersucht und auf diverse Probensysteme angewandt. Die so erhaltenen nanoskopischen Werte werden mit markoskopischen Messergebnissen verglichen. Sowohl die elektrostatische Kraft zwischen der Messspitze und der Probenoberfläche als auch deren Gradienten können zur Minimierung der elektrostatischen Wechselwirkung herangezogen werden. Die Detektion des Kraftgradienten zum Aufbau eines Regelkreises erweist sich gegenüber der Kraftdetektion überlegen. Die experimentell ermittelten Befunde werden durch eine Rechnersimulation bestätigt. Diese zeigt die Möglichkeit von quantitativen Ergebnissen für laterale Objektgrößen im Bereich von einigen Nanometern. Im Experiment kann dies gezeigt werden. Es folgt die Anwendung der Kelvinsonden-Rasterkraftmikroskopie: Nanoskopisch ermittelte Werte der Austrittsarbeitsänderung von Metalleinkristall-Oberflächen durch die Adsorption von C_60 entsprechen Literaturwerten, die mit makroskopisch messenden Methoden ermittelt wurden. Sich zeitlich ändernde Oberflächenpotentiale von einer organischen Solarzelle und von lateral unterschiedlich dotiertem Silizium lassen sich quantitativ messen. Der sich bei der Adsorption von Oktadezyl-Phosphonsäure auf Glimmer und Graphit bildende elektrostatische Dipol wird untersucht und abgebildet. Das Wachstumsverhalten und die Austrittsarbeit der organischen Moleküle PTCDA und Alq_3 auf den teilweise mit KBr bedeckten Metallsubstraten Au und Ag wird untersucht. Schlussendlich wird gezeigt, dass mit der Kelvinsonden-Rasterkraftmikroskopie sogar der molekülinterne Dipol der vier Butyl-Gruppen von Tetra-3,5-di-ter-butyl-phenyl-Porphyrinen aufgelöst werden kann.