Rasterkraftmikroskopie bei tiefen Temperaturen

Eine kryogene Umgebung kann den Q-Faktor (Gütefaktor) eines Raster­kraftmikroskops (engl. Atomic Force Micro­scope – AFM) drastisch erhöhen. 

Ein hoher Q-Faktor führt zu einer besseren Bildauflösung und höheren Emp­findlichkeit und reduziert das Risiko, dass Probe und AFM-Spitze beschädigt werden. Andererseits ändern sich die Eigenschaften des Resonators (Amplitude, Phase, Resonanzfrequenz) sowohl in der Größe als auch in der Polarität. Zudem können diverse Fallstricke auftreten und sich in der Messung manifestieren. Während es wünschenswert erscheint, dass sich die Empfindlichkeit erhöht, können Aspekte, die bei bestimmten Umgebungsbedingungen buchstäblich „im Rauschen“ verschwinden, bei niedrigen Temperaturen gefährlich werden. Bei tiefen Temperaturen ist beispielsweise die intrinsische Dämpfung der AFM-Spitze kleiner als bei höheren Temperaturen, wodurch die Empfindlichkeit der Spitze für Wechselwirkungen mit der Probenoberfläche deutlich ansteigt. Dies wiederum führt zu einer deutlich besseren Auflösung in z-Richtung, da kleinere Gradienten der Kraft messbar sind.Details zu diesem Thema werden in einem Whitepaper von Ryan Murdick beschrieben, ein ausgewiesener Experte auf diesem Gebiet mit langjähriger Erfahrung im Bereich AFM. Ryan Murdick arbeitet seit 2017 als Product Development Scientist bei Montana Instruments. Das vollständige White Paper finden Sie hier.

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