Rasterelektronenmikroskop mit Lithographie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit verschiedenen unkonventionellen Ansätzen der Festkörperelektronik. Dabei gibt es gegenwärtig zwei Hauptthemen: (i) Graphen und (ii) Einzelmolekülkontakte. Das Rasterelektronenmikroskop wird zum einen abbildend verwendet, um Strukturen und Oberflächen zu charakterisieren, weiterhin verwenden wir es gemeinsam mit dem gemeinsam beschafften Lithographiesystem zur Strukturierung von Nanostrukturen. Ad 1: Wir bearbeiten seit 2006 das Thema epitaktisches Graphen als elektronisches Material. Dabei wurde die Lithographie verwendet, um Leiterbahnen zu strukturieren und zu charakterisieren. Beispielsweise gelingt es uns routinemäßig, Hall bars auf einzelnen atomar glatten Substratterassen zu strukturieren (z.B. Breite ca. 3µm, Länge bis zu 100µm), so dass Unebenheiten ausgeschlossen werden können. Wir haben in der Folge elektrische Eigenschaften in einem weiten Parameterbereich untersucht (tiefe Temperaturen bis hinab zu 300mK, hohe Magnetfelder bis 30T, hohe Stromdichten bis 6 mA/µm). Die Effekte, die bei den Tieftemperaturuntersuchungen charakterisiert wurden, sind vielfältig: Schubnikov-de Haas Effekt und Quanten Hall Effekt, schwache Lokalisierung, Elektron-Elektron-Wechselwirkung, Elektron-Phonon-Wechselwirkung, Leitwertfluktuationen, etc. Eine weitere Forschungsrichtung befasst sich mit der elektronischen Funktion bei Raumtemperatur. Es konnte gezeigt werden, dass man mit epitaktischem Graphen Transistoren mit sehr gutem Schaltverhalten bauen kann (2 Patente). Ad2: Wir verwenden die Methode mechanisch kontrollierter Bruchkontakte, um Einzelmolekülkontakte zu strukturieren. Das Ziel dieser Forschung ist ein vertieftes Verständnis des Ladungstransports durch Moleküle. Dabei ist es gelungen, die Rolle der chemischen Struktur, der Polarisierbarkeit, von Vibrationen und von magnetischen Freiheitsgraden aufzudecken.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Statistical Transport Investigations through Single Molecules. Phys. Rev. Lett 98, 176807 (2007)
E. Lörtscher, H. B. Weber, H. Riel
- Charge Transport Through a Cardan-Joint Molecule. Small 4, 2229 (2008)
M. Ruben, A. Landa, E. Lörtscher, H. Riel, M. Mayor, H. Görls, H. Weber, A. Arnold, F. Evers
- Towards wafer-size graphene layers by atmospheric pressure graphitization of silicon carbide. Nature Materials 8, 203-207 (2009)
K. Emtsev, A. Bostwick, K. Horn, J. Jobst, G. Kellogg, L. Ley, J. McChesney, T. Ohta, S. Reshanov, J. Röhrl, E. Rotenberg, A. Schmid, D. Waldmann, H. B. Weber, T. Seyller
- Molecular Wires in Single-Molecule Junctions: Charge Transport and Vibrational Excitations. ChemPhysChem 11, 2256 (2010)
S. Ballmann, W. Hieringer, D. Secker, Z. Qinglin, J. A. Gladysz, A. Görling, H. B. Weber
- Quantum oscillations and quantum Hall effect in epitaxial graphene. Phys Rev. B 81, 195434 (2010)
J. Jobst, D. Waldmann, F. Speck, R. Hirner, D.K. Maude, T. Seyller, H.B. Weber
- Bottom gated epitaxial graphene. Materials 10, 357 (2011)
Daniel Waldmann, Johannes Jobst, Florian Speck, Thomas Seyller, Michael Krieger, and Heiko B. Weber
- Current annealing and electrical breakdown of epitaxial graphene. Applied Physics Letters 98, 212109 (2011)
Stefan Hertel, Ferdinand Kisslinger, Johannes Jobst, Daniel Waldmann, Michael Krieger, and Heiko B. Weber
- Resonant Vibrations, Peak Broadening, and Noise in Single Molecule Contacts: The Nature of the First Conductance Peak. Phys. Rev. Lett. 106, 136807 (2011)
Daniel Secker, Stefan Wagner, Stefan Ballmann, Rainer Härtle, Michael Thoss, and Heiko B. Weber
- The quasi-free-standing nature of graphene on H-saturated SiC. Applied Physics Letters 99, 122106 (2011)
F. Speck, J. Jobst, F. Fromm, D. Waldmann, M. Hundhausen, H. B. Weber, T. Seyller
- Electron-Electron Interaction in the Magnetoresistance of Graphene. Phys. Rev. Lett. 108 106601 (2012)
J. Jobst, D. Waldmann, I. V. Gornyi, A. D. Mirlin, H. B. Weber
