Elektrische und mechanische Messungen an Nanomaterialien

Präzise Messungen an Nanostrukturen sind nicht nur Grundlage für ein besseres Verständnis kleinster Strukturen, sondern sind auch Voraussetzung für eine bessere Standardisierung und letztlich für die Überführung nanoskaliger Materialien und Methoden aus den Forschungslaboratorien in eine industrielle Nutzung. Der neuartige Picoindenter aus der PTB, der die Spitze eines Rasterkraftmikroskops (AFM) als Eindringkörper verwendet, um Nanomaterialien dimensionell und mechanisch zu charakterisieren, wurde jetzt entscheidend erweitert: Im „Laboratory for Emerging Nanometrology“ (LENA) wurden mithilfe eines fokussierten Ionenstrahls weltweit erstmals pyramidenförmige Berkovich-Spitzen auf AFM-Cantilevern hergestellt, die auch im Picoindenter zum Einsatz kommen können. Im Vergleich zu den herkömmlichen, konisch geformten AFM-Spitzen sind solche Eindringkörper mechanisch stabiler und ermöglichen langfristig schnelle dynamische Messungen sowie aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit auch elektrische Messungen. Sie eignen sich auch für die Charakterisierung innovativer Nanomaterialien mit großen Aspektverhältnissen – etwa Säulen mit Durchmessern im Nanometerbereich.

Das nächste Ziel ist die Herstellung genormter Eindringkörper auf AFM-Spitzen aus hochdotiertem Diamant und Wolframcarbid, um künftig auch harte innovative Materialien wie GaN und ZnO mechanisch charakterisieren zu können.