CSI Nano-Observer Multiple-Mode AFM

 

Der Nano-Observer ist ein flexibles AFM-System mit verschiedenen leistungsstarken Messmodi, einfachem Betrieb in unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und offenem Zugang für die Kopplung mit externen Messaufbauten.

Die Entwicklung des Nano-Observers basiert auf der jahrelangen Zusammenarbeit verschiedener AFM-Hersteller und Laborexperten. Das Resultat ist eine clevere Kombination aus analogen und digitalen Premium-Elektronikkomponenten, optimiert für beste Performance und kleinstes Rauschen in einem robusten und flexiblen Messinstrument.

 

 

Einfache und intuitive AFM-Bedienung:

 

 

Ein selbstjustierender Cantileverhalter erspart die Laserjustage.

Ein Top-View/Side-View Video Mikroskop mit lateraler Beleuchtung gewährleistet perfekte optische Kontrolle während der Spitzenannäherung und Messung.

8 elektrische Kontakte zum AFM-Cantilever erlauben den Betrieb in verschiedenen Messmodi mit ein und derselben Messspitze.

Die intuitive Nanosolution Software erlaubt einfaches Umschalten zwischen vorkonfigurierten Messmodi ohne Spitzenwechsel oder das Hinzufügen von Hardware-Modulen oder Kabelverbindungen.

 

Multiple Modes

 

Die Nano-Observer Plattform basiert auf einem modularen Design. Zusätzlich zur Standard-Konfiguration, welche den Betrieb aller Topographie-Modi erlaubt, kann das AFM z.B. auf elektrische Messmodi zum Abbilden des Oberflächenpotentials, der elektrischen Leitfähigkeit, Dotierkonzentrationen oder piezoelektrischer Eigenschaften erweitert werden.

Ebenso sind Messmodule zur Messungen magnetischer Eigenschaften in externen Magnetfeldgeneratoren, sowie Messungen in definierten Gasatmosphären, Flüssigkeiten oder bei variabler Probentemperatur möglich:

Multiple Modes

High Definition Kelvin Force Microscopy (HD-KFM)

 

 

Kelvin Force Microscopy (KFM) ermöglicht die Bestimmung des Oberflächenpotentials durch die AFM-Spitze mit hoher lateraler Auflösung.

Aus diesem Signal können elektronische Eigenschaften wie die Austrittsarbeit oder die Bandlücke des Materials bestimmt werden.

Standard-KFM basiert auf einer “Dual Path” Technologie (Lift Mode) mit typischen Spitze-Probe-Abständen von 10-50nm bei der Messung des Oberflächenpotentials.

Bei der HD-KFM-Technik wird das Oberflächenpotential simultan mit der Topographie aufgenommen während die Spitze in Kontakt mit der Probenoberfläche ist. Das elektrische Signal wird hierbei per Lock In-Technik vom Topgraphie-Signal separiert.

Somit ist die HD-KFM-Technik viel sensitiver und bietet eine deutlich bessere laterale Auflösung im Vergleich zum Standard-KFM.

High Definition Kelvin Force Microscopy (HD-KFM)

High Perfomance-Leitfähigkeitsmessungen mit dem ResiScopeTM und dem Soft ResiScope

 

Das patentierte ResiScopeTM – Modul ist die ultimative Messmethode zur ortsaufgelösten Darstellung der elektrischen Probenleitfähigkeit. Innerhalb eines AFM-Bilds kann problemlos ein Leitfähigkeitsbereich über 10 Dekaden dargestellt werden. (Dynamikbereich des Messstroms 100 fA – 1 mA).

Somit können auch problemlos herausfordernde Oberflächen, wie z.B. hochleitende Substrate mit isolierenden Domainen gemessen werden ohne störende Nebeneffekte wie spitzeninduzierte lokale Oxidation, bimetallische Effekte oder das Schmelzen der Spitzenbeschichtung.

Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit kann auch mit verschiedenen anderen dynamischen Modi wie z.B KFM oder MFM/EFM mit derselben Spitze auf demselben Messbereich kombiniert werden.

 

 

Das Soft ResiScope bietet die Erweiterung der ResiScopeTM Leitfähigkeitsmessungen vom Contact Mode auf den Intermittent Contact Mode.

So können mit diesem Modus auch sehr fragile und weiche Oberflächen elektrisch untersucht werden, die durch die höheren Kräfte im Contact Mode so stark in Mitleidenschaft gezogen würden, dass sich nicht messbar wären.

 

ResiScopeTM – Modul

 

 

 

Resistance, 5μm, Soft ResiScope mode, cartography of an ultrathin granular gold layer evaporated on a doped-Si substrate

Resistance 1µm complex stainless-steel alloy grain study

P-MOS-transistor, scan size 1.5 μm

 Resistance - SIC - doping profiling

 

 

 

 

 

 

 

 

Scanning Microwave Impedance Microscopy (sMIM)

Scanning Microwave Impedance Microscopy (sMIM) ist ein AFM-Messmodus zur ortsaufgelösten Darstellung der Ladungsträgerdichte und Ladungsträgerart (n oder p) mit eine lateralen Auflösung von besser als 50nm.

Der Kern der sMIM-Technologie ist das Nutzen von 3GHz Mikrowellen-Reflektionen des nm-skaligen Probenbereichs direkt unter der sehr kleinen Fläche der sMIM-Sonde.

Die Analyse der reflektieren Mikrowellen-Strahlung lässt die Bestimmung der Probenparameter ε,σ,und μ zu.

Diese Methode ist anwendbar für einen großen Bereich von Materialien (Dielektrika, Isolatoren, Halbleiter und Metalle).

Im Gegensatz zu anderen konventionellen AFM-Modi zur Ladungsträger-Analyse, können mit sMIM simultan verschiedene Materialklassen ohne die Anpassung von Messparametern untersucht werden.

 

SRAM, Topography & dC/dV signals, Scan size 13µm
SRAM, Topography & dC/dV signals, Scan size 13µm

Magnetic Lateral Field Module (MLFM)

 

Das Magnetic Lateral Field Module (MLFM) erlaubt Magnetic Force Microscopy (MFM) Messungen in einem steuerbaren, externen elektrischen Feld. Eine mögliche Anwendung ist z.B. das Mapping des Verhaltens  Magnetischer Domänen in Abhängigkeit der externen Feldstärke.

Structures under differents magnetic fields, 50 to 470 gauss, 3µm, mlfm mode
Structures under differents magnetic fields, 50 to 470 gauss, 3µm, mlfm mode

Kontrollierte Umgebungsbedingungen und Optischer Zugang

 

Der Nano-Observer bietet die Möglichkeit der Messung in verschiedenen Medien wie Flüssigkeit und Gasatmosphären. Dabei können Probentemperatur und Feuchtigkeit geregelt werden. Diese Option ist kompatibel zu allen elektrischen Modes, welche oft Messungen in trockener oder Sauerstoff-freier Umgebung erfordern.

Die Probentemperatur lässt sich in einem Bereich von 20-200°C regeln, was z.B. die Untersuchung temperaturabhängiger Oberflächeneffekte ermöglicht.

Messungen in Flüssigkeit sind Plug & Play-Lösung realisiert, ohne zusätzlichen Justageaufwand wie z.B. das Nachjustieren des AFM-Lasers.

Das kompakte Design des Nano-Observers erlaubt weiterhin die einfache Integration in optische Aufbauten, wie z.B. Raman-Spektrometer.

 

 

 

HD-KFM on HOPG sample humidity control 15 µm

0 min
15 min
30 min
45 min

 

 

 

 

 

 

 

 

Anwendungsfelder:

  • Halbleiter
  • Metalle
  • Nanotechnologie
  • Photovoltaik
  • Dünne Filme & Beschichtung
  • Polymere
  • DNA
  • Zellen
  • Proteine
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