Feldemissionsrasterelektronenmikroskop mit Ionenstrahlsäule und Elektronenstrahllithographie-Schreibzusatz

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 184671840

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Gerät wurde und wird zur Nanostrukturierung von Halbleiter-Heterostrukturen und Nanodrähten, Metallen und Graphen eingesetzt. Es ist, neben einem zweiten vorhandenen Elektronenmikroskop, das Arbeitspferd zur Herstellung von Nanostrukturen am Institut für Experimentelle und Angewandt Physik und wird für eine breite Palette von Anwendungen genutzt. So wurde es zum Beispiel eingesetzt um (i) ultraschnelle Terahertzdetektoren aus Graphen herzustellen, um (ii) geätzte Antidotgittern und mit Lift-Off hergestellte laterale Übergitter in Graphen und Halbleiterheterostrukturen zu realisieren, um (iii) ferromagnetische Injektor- und Detektorkontakte mit Abmessungen im sub-Mikrometerbereich für die Spininjektion und die Messung des Spin-Hall-Effekts in GaAs Halbleiterheterostrukturen zu fertigen, um (iv) metallische Schichtsysteme für die Messung des ac- und dc Spin-Halleffekts zu strukturieren, um (v) Nanoeinschnürungen im ferromagnetischen Halbleitermaterial (Ga,Mn)As zu definieren, oder um (vi) Resonatorstrukturen aus Kohlenstoffnanoröhren zu bauen. Neben der Elektronenstrahllithographie wurde das Elektronenmikroskop auch für die hochauflösende Abbildung verschiedenster Proben und Bauelemente eingesetzt. Das Gerät besitzt neben der Elektronenstrahlsäule auch eine Säule zur Erzeugung fokussierter Ionenstrahlen. Damit wurden (vii) ferromagnetische Spitzen für die Messung der Austauschkräfte mit einem Rasterkraftmikroskop hergestellt, (viii) Nanoporen für DNA-Stränge in Kohlenstoffnanoröhren „gebohrt“ oder (ix) Dünnschnitte von magnetischen Nanodrähten für dieTransmissionselektronenmikroskopie gefertigt. Ein neuer Schwerpunkt, der in letzter Zeit hinzugekommen ist, ist die Nanostrukturierung von verspanntem HgTe, das zum Materialsystem der topologischen Isolatoren zählt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Spin resolution and evidence for superexchange on NiO(001) observed by force microscopy. Phys. Rev. Lett. 110, 266101 (2013)
  Florian Pielmeier, Franz J. Giessibl
  
• Ultrafast graphene-based broadband THz detector. Appl. Phys. Lett. 103, 021113 (2013)
  M. Mittendorf, S. Winnerl, J. Kamann, J. Eroms, D. Weiss, H. Schneider, M. Held
  
• Weak localization and Raman study of anisotropically etched graphene antidots. Appl. Phys. Lett. 103, 143111 (2013)
  F. Oberhuber, S. Blien, S. Heydrich, F. Yaghobian, T. Korn, C. Schüller, C. Strunk, D. Weiss, J. Eroms
  
• Electrical spin injection into high mobility 2D systems. Phys. Rev. Lett. 113, 236602 (2014)
  M. Oltscher, M. Ciorga, M. Utz, D. Schuh, D. Bougeard, D. Weiss
  
• Towards superlattices: Lateral bipolar multibarriers in graphene. Phys. Rev. B 89, 115421 (2014)
  M. Drienovsky, F.X. Schrettenbrunner, A. Sandner, D. Weiss, J. Eroms, M.-H. Liu, F. Tkatschenko, K. Richter
  
• Commensurability oscillations in a lateral superlattice with broken inversion symmetry. New Journal of Physics 17, 043035 (2015)
  M. Staab, M. Matuschek, P. Pereyra, M. Utz, D. Schuh, D. Bougeard, R.R. Gerhardts, D. Weiss
  
• Double-island Coulomb blockade in (Ga,Mn)As nanoconstrictions. Phys. Ref. B 91, 195432 (2015)
  S. Geißler, S. Pfaller, M. Utz, D. Bougeard, A. Donarini, M. Grifoni, D. Weiss