Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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O: Oberflächenphysik

O 37: Rastersondentechniken (II)

O 37.8: Vortrag

Freitag, 15. März 2002, 13:00–13:15, H36

Messung der Wasserschichtdicke mit Rastersondenmethoden — •Andreas Opitz¹, Imad Ahmed², Matthias Scherge³ und Juergen A. Schaefer¹ — ¹Institut für Physik, Technische Universität Ilmenau, PF 100565, 98684 Ilmenau, Deutschland — ²CSEM Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique SA, Rue Jaquet Droz 1, CH-2007 Neuchâtel, Schweiz — ³IAVF Antriebstechnik AG, Im Schlehert 32, 76187 Karlsruhe, Deutschland

Die Wasserschichtdicke muss für mikro- und nanotechnologische Anwendungen mit nm-Genauigkeit bekannt sein. In einem Modellversuch wurde die Wasserschichtdicke mittels Tunnelspektroskopie und dynamischer Kraftspektroskopie in einem kombinierten Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskop durch Messung des Tunnelstroms sowie der Schwingungsamplitude und der Normalkraft in Abhängigkeit des Proben-Spitzen-Abstandes an einer oxidierten, hydrophilen Siliziumprobe bestimmt. Die Messung der Schichtdicke basiert auf der Wechselwirkung der Spitze mit der Oberfläche während der Annäherung an die Probe. Die dynamische Kraftspektroskopie liefert im Vergleich mit den Erfahrungen aus der Oberflächenphysik realistische Werte. Mit der Tunnelspektroskopie erhält man durch den Einfluss der angelegten Spannung ca. 50fach überhöhte Werte. Die Schichtdicke lässt sich mittels Vakuumdesorption von ca. 2,5 nm bei Luftdruck bis zur vollständigen Desorption bei ca. 10⁻⁸ mbar variieren. Eine direkte Umrechnung der Ergebnisse beider Methoden ist möglich. Die Messmethoden werden vorgestellt, die resultierenden Ergebnisse bezüglich der Wasserschichtdicke diskutiert und mit der aktuellen Literatur verglichen.