Hochauflösendes analytisches Niederenergie-Rasterelektronenmikroskop
Final Report Abstract
Das beschaffte Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM) UltraPlus stellt ein wertvolles Instrument zur Material- und Strukturuntersuchung dar. Die Leistungsfähigkeit und hervorragende Ortsauflösung des Mikroskops sowie seine besondere Ausstattung (Kombination FE-REM / Kryo-Präparation / Energiedispersive Röntgenspektroskopie / Mikromanipulatoren) ermöglicht ein Multi-User-freundliches Arbeiten am Gerät für unsere Nutzer aus verschiedenen Forschungsbereichen der Chemie und Physik. Eine große Zahl von nichtleitenden, organischen mikro- und nanostrukturierten Materialien ist mit FE-REM in den letzten Jahren untersucht worden. Im Rahmen einer Promotion sowie einer PostDoc-Arbeit am Institut für Organische Chemie wurden mittels Kryoverfahren hierarchisch aufgebaute Nanomaterialien auf Basis amphiphiler Perylenbisimide sowie amphiphiler BODIPY-Farbstoffe untersucht. Zwei weitere Promotionsarbeiten beschäftigten sich mit der Selbstorganisation von amphiphilen Oligoethylenglykolfunktionalisierten Zinkchlorin-Farbstoffen, welche sich strukturell von Chlorophyllen ableiten. In allen Fällen hatte die Strukturcharakterisierung mittels REM eine zentrale Bedeutung. Ferner wurde das UltraPlus REM zur Charakterisierung von Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) herangezogen. Neben der Bewertung des Wachstumsprozesses von Nanoröhren auf Substraten zur Optimierung der CVD-Prozessparameter wird es auch zur Studie von selbstassemblierten Nanorohrfilmen benutzt. Mit dem Gerät wurden weiterhin REM und EDX Messungen zur mikroskopischen strukturellen und stoichiometrischen Analyse von oxidischen Sintertargets für die gepulste Laserdeposition durchgeführt. Diese Targets dienen als Basismaterial zur Herstellung von oxidischen Dünnschicht Heterostrukturen. Außerdem wurde das Mikroskop für die Visualisierung von HgTe/CdTe Nanodrähten eingesetzt (Aufnahmen nach dem Kristallwachstum und nach der Elektronenstrahl-Lithographie). Das FE-REM wurde weiterhin dazu verwendet, um Schichten und Filme von Seltenerd- bzw. Übergangsmetall-basierten Koordinationspolymeren und metal-organic frameworks (MOFs) bezüglich Oberflächenbeschaffenheit und Morphologie zu analysieren. Elementverteilungen in Mischkristallbzw. Dotierreihen wurden mittels EDX bestimmt. Auch Aufnahmen von mikro- und nanoskaligen Partikeln, sowie Wafern (basiert auf Diamant mit unterschiedlichen Dotierungen, Siliciumcarbid, Rubin) wurden am UltraPlus gemacht. Im Gebiet der Nanooptik wird das Gerät zu Charakterisierung plasmonischer Nanostrukturen wie etwa Nanoantennen eingesetzt. Da die aus Gold bestehenden Antennen auf nichtleitendem Substraten wie Glas hergestellt werden, ist für das Ermitteln der genauen Abmessungen der Strukturen eine Bildgebung mit geringer Beschleunigungsspannung bzw. mit Ladungskompensation unerlässlich. Ebenso ist die durch Sauerstoffinjektion erreichte Plasmareinigung zwingend notwendig um optischen Eigenschaften der Nanostrukturen nicht durch die Kohlenstoffablagerungen zu beeinflussen. Weiterhin konnten im Rahmen der Projekte: „Antenna-based molecular opto-electronics“ und „Effiziente Oberflächenplasmonen-Generation in resonanten Strukturen durch inelastisches Elektronentunneln“ elektrisch kontaktierte Nanoantennen charakterisiert werden. Hierzu wurden für die elektrische Kontaktierung Mikromanipulatoren in das Gerät integriert. Dies ermöglicht eine kombinierte in situ Analyse der Nanostrukturen durch elektrische Charakterisierung (I-V-Kennlinie) und SEM-Aufnahmen.
Publications
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