Lieferung eines Spezial-Tieftemperatur-Rastertunnel-Mikroskop

Im Zuge der erfolgreichen Einwerbung eines Forschungsgroßgeräts nach Art. 91b GG bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft durch die Arbeitsgruppen Lienau / Nilius soll ein "Special Low-Temperature SPM Type LT-STMAFM-CE" beschafft werden. Die Arbeitsgruppen Lienau / Nilius haben einen neuartigen Ansatz zur räumlich und zeitlich höchstaufgelösten optischen Spektroskopie entwickelt. Dieser besteht darin, das elektrische Feld, das aus dem Spalt zwischen einer sehr scharfen Metallspitze und einer zu untersuchenden Probe herausgestreut wird, in Amplitude und Phase zu untersuchen. Dieser Ansatz wurde bisher in den Arbeitsgruppen bei Raumtemperatur erprobt. Zur Untersuchung einer großen Klasse neuer Festkörpermaterialien, speziell von atomar dünnen Halbleiterschichten, ist es von größtem Interesse, solche Untersuchungen auch bei Temperaturen im Bereich weniger Kelvin durchzuführen, um Einflüsse der thermischen Bewegung der Atome und Kerne auf die abgestrahlten Lichtfelder auszuschalten und die mechanische Stabilität des Spitze-Probe-Spalts erheblich zu erhöhen. Für die geplanten Arbeiten ist es notwendig, dass das zu beschaffende Großgerät einige technische Anforderungen erfüllt, um einen Transfer der in den Arbeitsgruppen entwickelten Methodik auf tiefe Temperaturen zu ermöglichen: a) Die Probe muss auf Temperaturen bis 5 K abkühlbar sein. b) Der mechanische Aufbau des Geräts muss es ermöglichen, vorhandene optische Messmethodik mit dem Gerät zu betreiben. Das bedingt etliche technische Anforderungen, darunter speziell die Nutzung von dispersionsfreien Spiegeloptiken, die elektrisch positionierbar sind. c) Der Abstand zwischen Probe und Spitze muss mit einer speziellen Piezotechnik (Q-Plus-Sensor) justierbar sein. d) Das Gerät muss sowohl als Rasterkraftmikroskop als auch als Tunnelmikroskop betreibbar sein, um die komplementären Expertisen der beiden Arbeitsgruppen in das Projekt einbringen zu können. e) Das von Land und DFG zur Verfügung gestellt Budget darf nicht überschritten werden. Folgende konstruktive Besonderheiten sind zur Durchführung der im Rahmen des DFG-Projekts geplanten Experimente unerlässlich und müssen daher vom Zielgerät zwingend realisiert werden: - Optischer Zugang zum Spitze-Probe Kontakt über zwei dispersionsfreie Parabolspiegel mit großer optischer Apertur von mindestens 0.3 - Freie Justage der Parabolspiegel im Vakuum mit 3-Achsen Piezoantrieb - State-of-the-Art Pan-Design für den Proben-Piezomotor des Mikroskops - Erhaltende Fokussierung der Optik auf Tunnelspitze während Verfahrung der Probe - Wahlweiser Betrieb des Geräts im AFM / STM Modus bei 5 K Betriebstemperatur - Volle Komptabilität des Geräts mit einem existierendem Createc Mikroskop in der AG Nilius