CSI Nano-Observer
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 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:
High Definition Kelvin Force Microscopy
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 High Definition Kelvin Force (HD-KFM) 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 Perfomance-Leitfähigkeitsmessungen ResiScopeTM und 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.
ResiScope Messbeispiele:
Scanning Microwave Impedance Microscopy
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.
Magnetic Lateral Field Module
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.
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 auf HOPG under kontrollierter Luftfeuchtigkeit, Scangröße 15 µm:
Anwendungsfelder:
- Halbleiter
- Metalle
- Nanotechnologie
- Photovoltaik
- Dünne Filme & Beschichtung
- Polymere
- DNA
- Zellen
- Proteine
