Erweiterte Methoden zur Nanocharakterisierung

• Antragsteller: Professor Dr. Dietrich R. T. Zahn, seit 12/2014
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195215523

Der Einsatz der in der ersten Förderperiode entwickelten Methoden zur Nano-Charakterisierung und deren Weiterentwicklung sind essentiell für den Erfolg des SMINT Gesamtprojektes. Die bisher erlangten Ergebnisse sind sehr vielversprechend und sowohl TERS als auch c-AFM/KPFM sollen auch künftig auf die weiterentwickelten Sensorstrukturen angewendet werden. Die Ergebnisse werden zur weiteren Optimierung der Strukturen beitragen und umgekehrt werden die verbesserten Strukturen, präzisere Messungen zulassen, wenn z.B. nur noch CNTs einer Chiralität im Sensor vorkommen, dann werden sich auch durch Verspannung oder Temperaturänderung hervorgerufene Effekte genauer bestimmen lassen. Ein besonderes Augenmerk soll dabei auf Messungen an Sensoren im Betriebszustand gelegt werden.Darüber hinaus sollen weitere experimentelle Methoden das Spektrum der Nano-Charakterisierung verbreitern. Hierzu gehören Rastertunnelmikroskopie (STM) mit Subnanometerauflösung und spektroskopische Ellipsometrie mit einer lateralen Auflösung von 1 m (-SE). Mit der -SE lassen sich die anisotropen optischen Eigenschaften von CNTs bestimmen, die durch Dielektrophorese abgeschieden wurden. Die Ergebnisse liefern den experimentellen Input für die Modellierung der optischen Eigenschaften. Auch die -SE soll während des Betriebs der Sensoren eingesetzt werden, so dass auch die Veränderung der optischen Eigenschaften z.B. bei mechanischer Verspannung bestimmt werden kann. Darüber hinaus besitzt das spektroskopische Ellipsometer die Möglichkeit, andere Methoden zu implementieren, z.B. Raman-Spektroskopie. Hierzu soll ein Remote Head des vorhandenen Raman-Spektrometers derart modifiziert werden, dass die gleiche Probenposition mit vergleichbarer lateraler Auflösung sowohl mittels spektroskopischer Ellipsometrie als auch mittels Raman-Spektroskopie untersucht werden kann. Diese Kombination ist insbesondere für die Untersuchung der funktionalisierten CNTs höchst interessant, da die Funktionalisierung mit Nanopartikeln zum einen die optischen Eigenschaften deutlich ändern wird und zum anderen SERS-Effekte in den Raman-Spektren durch metallische Nanopartikel erwartet werden. Schließlich soll die -SE auch in Kombination mit der Raman-Spektroskopie auf die rolledup Smart Tubes angewendet werden. Hier lassen sich z.B. die optischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Füllung der Smart Tubes auch ortsaufgelöst bestimmen. Die Ziele können wie folgt zusammengefasst werden:Anwendung und weitere Optimierung der in der ersten Projektphase entwickelten Methoden zur Nano-Charakterisierung, TERS und c-AFM/KPFM, mit Hauptaugenmerk auf die Applikation während des Betriebs der Sensoren (in situ Analytik).Integration von STM als Bestandteil der Rastersondenmethoden für die Nano- Charakterisierung von CNTs und darauf basierenden Sensoren/Bauelementen mit Auflösung bis in den Sub-Nanometerbereich.Bestimmung anisotroper optischer Eigenschaften von CNT-Strukturen und Smart Tubes mittels -SE und Kombin.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1713: Sensorische Mikro- und Nanosysteme
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Michael Hietschold, bis 12/2014