Lokale Messung der Leitfähigkeit und potentiellen Energie eines Donor-Akzeptor-Systems

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Alfred John Weymouth
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397771090

Kleine Moleküle können als Halbleiterbauelementen verwendet werden, da die Energielücke zwischen gefüllten und leeren Orbitalen fast so groß ist wie die Energielücke eines Si-basierten Halbleiters. Um diese Systeme mit Oberflächenanalytik zu untersuchen, werden Submonolagen bis hin zu wenigen Monolagen auf einer metallischen Oberfläche aufgebracht. Mit zwei verschiedenen molekularen Spezies kann eine Grenze zwischen Phasen untersuchen werden. Zahlreiche Fragen über diese schwierig zu untersuchenden Grenzen sind offen: Wie ändert sich Reaktivität als Funktion des Abstands von dieser Grenze? Und wie ändert sich die Leitfähigkeit der Ladungsträger zum Metall als Funktion des Abstands der Grenze? In diesem Projekt verwenden wir zwei Mikroskopiemethoden, um diese Fragen zu antworten. Die Erste ist Nicht-Kontakt-Lateralkraftmikroskopie, die eine geeignete Methode zu Messung der potentiellen Energie aufgrund kurzreichweitiger Wechselwirkungen ist. Die Zweite basiert auf unserer kürzlichen Entdeckung, dass die gleichzeitige Messungen des Tunnelstroms und der Kraft uns ermöglichen, die Leitfähigkeit zum Volumenkörper mit atomarer Auflösung zu messen. Diese zwei neuartigen Methoden gehen über das Abbilden hinaus und erlauben die quantifizierbare Charakterisierung molekularer Grenzen. Wir wenden diese Methoden bei tiefen Temperaturen, wo wir die Messspitze auf atomarer Skala kontrollieren können, und bei Raumtemperatur an. Dies erlaubt uns, die Eigenschaften unserer Spitze bei Raumtermperatur zu bestimmen und den Auswirkungen der Temperatur auf die lokale Leitfähigkeit zu untersuchen. Die Charakterisierung der Leitfähigkeit an molekularen Übergängen wird es uns erlauben, die kleinstmögliche Größe molekularer Halbleiterbauteile zu bestimmen, und das Wissen über die lokale potentielle Energie wird die Bauteilfertigung unterstützen. Des Weiteren wird dieses Projekt zwei innovative Rastersondenmikroskopiemethoden weiterentwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Kooperationspartner: Professor Dr. Franz J. Giessibl