Modell LensAFM
Rasterkraftmikroskop (AFM Mikroskop) für hochauflösende Analysen von Oberflächen
Mit der Rasterkraftmikroskopie (englisch: AFM – atomic force microscopy) erfolgen hochauflösende Oberflächenanalysen. Es werden damit die Eigenschaften der Oberflächentopographie und des Werkstoffes mit einer sehr vertikalen und lateralen Auflösung bestimmt. Dabei werden typischerweise neben der Oberflächenmessung von Strukturen im Nanometerbereich Materialeigenschaften wie die Leitfähigkeit, die Adhäsionskraft, der tatsächliche Elastizitätsmoduls, die magnetischen Domänen und die elektrostatisch geladenen Domänen mit hoher Präzision erfasst.
Als Prüflabor an der Hochschule in Karlsruhe bietet wir die Oberflächenanalysen mit dem Rasterkraftmikroskop als Dienstleistung an. Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Grundlage einer Hochschule und kombinieren dies mit unserer Handlungskompetenz als Unternehmen.
Analysen
- Topographie 3D
- Leitfähigkeit
- Strom-Spannungs-Kurven
- Adhäsionskraft
- Elastizitätsmodul
- Magnetische Eigenschaften
- Elektrische Eigenschaften
Messmodi
- AFM (atomic force microscopy) – Topographie
- C-AFM (conductive atomic force microscopy) – Leitfähigkeit
- AFM Force Spectroscopy – Kraft-Spektroskopie
- MFM (magnetic force microscopy)
- EFM (electrostatic force microscopy)
Beispiel
- AFM Topografiemessung
Spezifikation
- XY-Auflösung: 1.7 nm
- Z-Auflösung: 0.34 nm
- XY-Scanbereich: max. 110 µm
- Z-Scanbereich: max. 22 µm
Topografiemessung (AFM)
Bei der Rasterkraftmikroskopie (englisch: AFM – atomic force microscopy) tastet eine an einer Blattfeder (Cantilever) befindliche Messnadel die Oberfläche ab. Das Rasterkraftmikroskop ist ein Rastersondenmikroskop und rastert mit einer Messspitze die Oberfläche der zu untersuchenden Oberfläche Zeile für Zeile ab. Wenn die Messnadelspitze mit einem Radius im Nanometerbereich sich der Oberfläche annähert, erhöhen sich die atomaren Wechselwirkungskräfte (van-der-Waals-Kräfte) zwischen Nadel und Oberfläche um eine Größenordnung. Neutrale Atome im Bereich eines interatomaren Abstandes ziehen sich mit den so genannten Dispersions- oder van-der-Waals-Kräften an. Diese Kraft wird umso größer, je kleiner der Abstand zwischen der Spitze und Messobjekt ist. Die Auslenkung wird mit einem Laser gemessen und aus dem Signal ein Maß für die Topographie berechnet. Die Messung mit dem Rasterkraftmikroskop erfolgt üblicherweise im Non-Contact-Mode, was bedeutet, dass die Auslenkung der Nadel rein aufgrund der van-der-Waals-Kräfte erfolgt und nicht durch mechanischen Kontakt der Nadel mit der Oberfläche.
Leitfähigkeitsmessungen (C-AFM)
Mit der leitfähigen Rasterkraftmikroskopie (C-AFM: conductive atomic force microscopy) oder stromabtastende Rasterkraftmikroskopie (CS-AFM: current sensing atomic force microscopy) wird die Topographie eines Materials und der elektrische Stromfluss am Kontaktpunkt der Spitze (Cantilever) gemessen. Durch die hohe Auflösung des Rasterkraftmikroskops ist es möglich topographische Stromkorrelationen zu bestimmen und somit die Leitfähigkeit an der Oberfläche ortsaufgelöst zu bestimmen.
Kraftspektroskopie
Mit einem Rasterkraftmikroskop (AFM) können sogenannte Kraft-Abstandskurve (Force-Distance-Curve) aufgenommen werden. Dazu wird ein kalibrierter Cantilever auf die Probe abgesenkt, mit definierter Kraft aufgedrückt und wieder entfernt. Aus dieser Kurve lassen sich Rückschlüsse auf die ortsaufgelösten Größen wie Adhäsionskraft an der Oberfläche und Elastizität (E-Modul) des Materials gewinnen.
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