Hochauflösende Rasterkraftmikroskopie auf Graphen und Kohlenmonoxid
Hofmann, Thomas - Universität Regensburg (2014)
Rasterkraftmikroskope sind essentielle Hilfsmittel zur Untersuchung der atomaren Struktur von Oberflächen. Für die Interpretation der Messung ist es allerdings in vielen Fällen notwendig, genaue Information über die chemischen und strukturellen Eigenschaften des Spitzenclusters zu haben. Im ersten Teil der Arbeit wird gezeigt, dass sowohl die kristallographische Orientierung als auch die chemische Identität des Spitzenatoms einer Metallspitze durch Abtasten eines CO-Moleküls, welches auf einer Kupferoberfläche adsorbiert ist, identifiziert werden kann. Im zweiten Teil wird die Abbildung von epitaktischem Graphen auf SiC mit so charakterisierten Metallspitzen sowie mit einer CO-Spitze untersucht.
Dabei zeigt sich, dass Graphen mit Metallspitzen nicht wahrheitsgetreu abgebildet werden kann. Außerdem führt die starke Anziehung zwischen Metallspitzen und Graphen, beziehungsweise auf Graphen adsorbierten Molekülen, zu Problemen in der Abbildung, wie Instabilitäten oder einer Kontamination der Metallspitze. Mit der inerten CO-Spitze wird die Graphenoberfläche bei moderaten Abständen zwischen Spitze und Probe realistisch abgebildet. Für kleine Abstände führt die Relaxation der CO-Spitze allerdings zu Artefakten in der Abbildung. Außerdem wird die Schwingung des Kraftsensors anharmonisch, was auf die Ausbildung einer Bindung zwischen der Graphenlage und der darunterliegenden Kohlenstoffschicht zurückgeführt wird.