Tieftemperatur-AFM/STM Anlage (380mK/14T)

  300mK Rastertunnelmikroskopie-Anlage Urheberrecht: © Marco Pratzer Tieftemperatur STM-Anlage. Im Vordergrund sieht man den 380mK Kryostat.

Unsere Ultrahochvakuum-AFM/STM Anlage erlaubt Untersuchungen bei 380mK und einem Magnetfeld von bis zu 14 Tesla. Dabei wird das magnetische Feld senkrecht zur Probenoberfläche angelegt. Ein selbstgebautes kombiniertes Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskop (AFM/STM) mit qPlus-Sensor befindet sich in einem Kryostaten im Ultrahochvakuum und im Zentrum der supraleitenden Magnetspule, die mit flüssigem Helium (4,2K) gekühlt wird. Das Mikroskop selbst wird durch Helium-3, ein seltenes Helium-Isotop, bis auf 0,3 Kelvin herabgekühlt.

  Ultrahochvakuum Kammern des 300mK Sytems Urheberrecht: © Marco Pratzer Ultrahochvakuum-Kammern zur Probenpräparation und Charakterisierung.

Proben und Spitzen für das Rastertunnelmikroskop können in zwei separaten Ultrahochvakuum-Kammern der Anlage präpariert und voruntersucht werden. Hierfür stehen MBE-Verdampfer, Argon-Sputterkanone, eine LEED/Auger-Einheit sowie Probenheizungen zur Verfügung. Da das Rastertunnelmikroskop extrem vibrationsempfindlich ist, befindet sich die gesamte Anlage mit starrem Rahmen und einem Gewicht von etwa 2,5 Tonnen auf vier Luft-gepolsterten Füßen in einem eigenen Schallschutzraum.

  Eigenbau AFM/STM Urheberrecht: © Marco Pratzer Tieftemperatur Kombi-Mikroskop (Rastertunnel- und Rasterkraft-Mikroskop).

Das kombinierte Rasterkraft- und Rastertunnelmikroskop (AFM/STM) auf Basis einer Quarz-Stimmgabel (qPlus-Sensor) wurde in unserer Arbeitsgruppe aufgebaut. Der qPlus-Sensor sitzt auf einem xy-Verschiebetisch mit 2×2 mm Verfahrweg und kann in-situ ausgetauscht werden. Die Probenhalterung ist auf dem Piezoscanner untergebracht und verfügt über einen separaten Gate-Kontakt. Durch die Kombination von AFM und STM ist die Navigation auch auf nanostrukturierten Proben mit isolierenden Substraten (z.B. Graphen auf SiO2) möglich.