| Zusammenfassung |
Rastertunnelmikroskope (scanning tunneling microscope, STM) sind eine Gruppe von Instrumenten, welche mit einer Messspitze Oberflächen abtasten. Unter Ausnutzung des Tunnelstroms zwischen Spitze und Probe sind sie in der Lage Oberflächen mit atomarer Auflösung abzubilden. Allerdings ist die Positionierung der Messspitze stark von Nichtlinearitäten und Hysterese sowie Drift des Positioniersystems betroffen. Dadurch ist es mit bisher existierenden STMs nicht möglich, zuverlässige rückführbare dimensionelle Messungen an ebendiesen Oberflächen vorzunehmen. Ein STM, welches diese Möglichkeiten hätte, würde es beispielsweise ermöglichen, Aussagen über die Gitterkonstanten von Oberflächenrekonstruktionen kristalliner Materialien zu treffen. Mit diesen Messungen wäre es möglich, den Gitterabstand zur Kalibrierung anderer Instrumente zu verwenden, welche diese Oberflächen abbilden können. Ebenso könnten sogar in der Vergangenheit liegende Messungen mit einem rückgeführten Längenmaßstab versehen werden.
Ziel dieser Arbeit ist es, ein STM zu implementieren, welches in allen drei Raumrichtungen dimensionell rückgeführt messen kann. Ebenso soll es in der Lage sein, unter Ultrahochvakuumbedingungen zu messen, um auch Messungen an Materialien zu ermöglichen, welche unter Umgebungsbedingungen oxidieren. Dazu wird ein existierendes STM mit sechs Interferometern ausgerüstet, welche Drehung und Verschiebung in allen sechs Freiheitsgraden messen können. Besonders der Einsatz unter Ultrahochvakuumbedingen und die damit verbundenen Anforderungen an den Aufbau und die verwendeten Materialien, sowie der durch die Vakuumkammer eingeschränkte Bauraum stellen dabei große Herausforderungen dar.
Inhalt der Arbeit ist die Konstruktion eines Interferometeraufbaus und dessen Anpassung an das bestehende STM. Dabei werden besonders die Voraussetzungen für den Einsatz im Ultrahochvakuum und der begrenzte Bauraum berücksichtigt. Ebenso wird auf die Auslegung und Fertigung elektronischer und mechanischer Komponenten unter den gleichen Gesichtspunkten eingegangen.
Weiterhin werden kommerzielle Komponenten ausgewählt und auf ihre Tauglichkeit hin untersucht. Auch der Zusammenbau und die Justage des Aufbaus werden beschrieben und die Funktionsfähigkeit des Instrumentes unter Umgebungsbedingungen wird demonstriert. Auf weitere Schritte, welche notwendig sind um das UHV-STM zur vollen Einsatzbereitschaft zu bringen wird ebenfalls eingegangen. |
