6.3 Verminderung der Reibungseffekte durch Modulation des z-Piezo

6.3. Verminderung der Reibungseffekte durch Modulation des z-Piezo

Dieser Abschnitt soll kurz auf die Unterdrückung der Reibungseffekte durch Anlegen einer hochfrequenten Modulationsspannung an den z-Piezo eingehen. Diese Methode, auch Modulationstechnik genannt, wurde 1994 in [36] vorgestellt und findet vorzugsweise beim Rasterkraftmikroskop Verwendung, wie z.B. in [34] zur Verstärkung von Strukturierungsprozessen.

Legt man eine hochfrequente Wechselspannung an die Kontakte des z-Piezo, so wird der Spitze-Probe-Abstand sehr schnell variiert. Dadurch soll das Haftenbleiben (stick) der Spitze verhindert werden. Abbildung 6.13

a) b)
c) d)

Abbildung 6.13:

Einsatz der Modulationstechnik auf WSe₂. Es wurde überall mit 27 Hz bei einer Spannung von U_T = 1,5 V gescannt. Weitere Parameter: (a) und (b) I_T = 8,5 nA; (a) 100 Å × 100 Å, (b) 70 Å × 70 Å; (c) und (d) I_T = 3,8 nA; 55 Å × 55 Å. Nähere Informationen im Text.

zeigt vier Bilder zu den Modulationsexperimenten. Bild b wurde mit einer Modulationfrequenz von 32,8 kHz und einer Amplitude von 11,2 mV aufgenommen, und zwar kurz nach der Aufnahme von Bild a, wo die Modulationsspannung noch ausgeschaltet war. Man erkennt deutlich, daß die Einlaufstreifen in x-Richtung von etwa 5 nm Länge fast komplett verschwunden sind und die y-Einlaufstreifen stark verkürzt wurden.

Bei der Aufnahme von Bild c wurde die Modulationsspannung ungefähr in der Mitte des Scanvorgangs eingeschaltet, bei derjenigen von Bild d nach ca. zwei Dritteln des Scanvorgangs ausgeschaltet. Auch hier läßt sich die gleiche Wirkung der Modulationstechnik wahrnehmen. Außerdem ist zu erkennen, daß die Atome bei Anwendung der Modulation nicht mehr so eckig erscheinen, was bedeutet, daß die Stick-Slips unterdrückt werden. Dadurch erhält man auch die verbesserte Auflösung der hexagonalen Struktur, also eine insgesamt bessere Bildqualität.

Es können somit die reibungsbedingten Abbildungsphänomene beim STM mit Hilfe dieser Technik abgemindert oder beseitigt werden, was darauf zurückzuführen sein dürfte, daß die Spitze bei einer kurzfristigen Anhebung ihrer Potentialmulde entweichen kann und so die laterale Kraft überwindet.

[prev] [prev-tail] [front] [up]