Optimierung der Rastersondenmikroskopie
Wissenschaftler des EU-finanzierten Forschungsprojekts "Functional semiconductor nanowire probes" (FUNPROB)(öffnet in neuem Fenster) entwickeln daher Halbleiternanodrähte (nanowires, NW), um Funktionalität, Empfindlichkeit und Auflösung von SPM-Sensoren zu verbessern. Umfassend wurden Eigenschaften verschiedener III-V-Halbleitermaterialien ermittelt, u.a. von Gallium (Ga), Arsen (As) und Mangan (Mn). Ihr Wachstum auf verschiedensten komplexen Substraten wurde untersucht, um Eigenschaften von NW für die Fertigung von SPM-Sonden zu bestimmen und zu optimieren. So wurden Ga-, Mn- und As-Arrays auf einem GaAs (100)-Substrat erstmals mit dem Verfahren der Molekularstrahlepitaxie entwickelt. Außerdem wurden Wachstumseigenschaften anderer Materialien wie Ga-Nitrid-Systeme detailliert bestimmt. Aus Materialeigenschaften und dem Verhalten von Nanostrukturen und diskreten funktionellen mathematischen Berechnungen wurden genaue Modelle entwickelt, die Wachstumskinetik prognostiziert und Nanodrähte synthetisiert. Die Partner von FUNPROB entwickelten eine Plattform zur Charakterisierung von Nanomaterialien mit unterschiedlichen hochmodernen mikroskopischen und anderen Verfahren, die eine Vorfertigung, Charakterisierung mittels Rasterwärmemikroskopie, Kartierung von nanomechanischen Eigenschaften und erweiterte Probenvorbereitung für die Grenzflächencharakterisierung ermöglicht. Mithilfe aktiver Feedback-Daten zu NW-Wachstum, Charakterisierung und Modellierung konnte die Kontrolle optischer und struktureller Eigenschaften optimiert werden. In Arbeit sind derzeit Modelle des thermischen Energietransports und von Grenzflächenphänomenen. Die Forscher stellten modifizierte SPM-Spitzen mit Kohlenstoffnanodrähten her und demonstrierten deren verbesserte Auflösung und Präzision bei der Nanolithographie, Nanochirurgie von Erythrozyten und Manipulation von Kolloidpartikeln. Mit fokussiertem Ionenstrahl wurden Kohlenstoffnanoröhren auf die SPM-Sensorspitzen aufgebracht, was deren überlegene thermische und räumliche Auflösung bei thermischen und topographischen Messungen demonstrierte. Bereits in der ersten Projektphase wurden 31 Artikel in unabhängigen Fachzeitschriften sowie mehrere Konferenzbeiträge veröffentlicht. Die Partner von FUNPROB hielten mehr als 20 Vorträge und nahmen an fünf Symposien teil. Eine der künftigen Anwendungen könnte die elektrische Detektion von Krankheitserregern wie Viren sein, was in Sektoren wie der biomedizinischen Diagnostik und Umweltüberwachung Eingang finden würde.
