Rasterkraftmikroskopie - AFM

Für besonders hohe Auflösungen eignen sich das Rasterkraft- und Rastertunnelmikroskop (AFM / STM). Dabei wird die Oberfläche mittels einer ultrafeinen Spitze abgetastet und auf diese Weise ein 3-D-Bild der Oberfläche generiert. Hier werden laterale Auflösungen von 1–10 nm erreicht und vertikale Auflösungen von unter 1 nm. Monolagenstufen können aufgelöst werden. Das AFM eignet sich besonders zur Charakterisierung extrem glatter Oberflächen. Über Reibungsmikroskopie oder Modulationstechniken lassen sich Materialkontraste darstellen. Auch beim AFM lassen sich Rauhigkeit, Stufen oder Korngrößen vermessen, aber auch komplexere Größen wie Skewness, Kurtosis, Power Spectral Density, etc. Mit dem Gerät am Fraunhofer IST können Proben bis zu 10 cm Durchmesser und 3 cm Dicke untersucht werden.

STM-Bild einer Metall-DLC-Schicht

Nanokristalline Platinpartikel in einer amorphen Kohlenstoffmatrix.
© Fraunhofer IST

Die Abbildung zeigt nanokristalline Platinpartikel in einer amorphen Kohlenstoffmatrix. Die Platinpartikel haben einen Durchmesser von wenigen Nanometern, erscheinen aber in der Abbildung durch Faltung mit der Geometrie der Abtastspitze vergrößert.

Polymeroberfläche

AFM-Tapping Mode Aufnahme einer Polymeroberfläche.
© Fraunhofer IST

AFM-Tapping Mode Aufnahme einer Polymeroberfläche. Der Tapping Mode ist ein besonders schonendes Abtastverfahren, mit dem auch weiche Materialien wie Polymere schädigungsfrei abgebildet werden können.

AFM von oxidischen Schichten

Abbildung der Nanokristallite einer dünnen Titandioxid-Schicht auf Glas.
© Fraunhofer IST

Abbildung der Nanokristallite einer dünnen Titandioxid-Schicht auf Glas.