Tieftemperatur Feld Ionen und Rastertunnelmikroskop

Tieftemperatur Feld Ionen und Rastertunnelmikroskop (LT-FIM-STM)

Ben Wortmann und Rolf Möller

Aufbauend auf den vielen guten Erfahrungen mit dem selbst gebauten LT-STM und LT-AFM ist das LT-FIM-STM ein weiteres Projekt in der AG Möller. Es handelt sich dabei um ein kompaktes Tieftemperatur-Rastertunnelmikroskop (LT-STM), dessen Design eine in situ Feldionenmikroskopie (FIM) einer gekühlten Tunnelspitze innerhalb des STMs ermöglicht. Somit ist eine Charakterisierung der Spitze möglich, ohne sie dazu innerhalb der UHV Anlage transferieren zu müssen, sodass die mittels FIM abgebildete Spitze dieselbe ist, mit der auch das Tunnelexperiment durchgeführt wird. Die Wärmeschilde des STM sind zylindrisch und definieren die äußeren Abmessungen des Mikroskops mit einer Höhe von 13cm und einem Durchmesser von 4cm. Blenden am unteren Ende des Mikroskops können geöffnet werden, um die Abbildung der Spitze auf dem unter dem STM befindlichen Leuchtschirm zu ermöglichen, oder geschlossen werden, um noch niedrigere Temperaturen und minimale thermische Drift zu garantieren. Mittels einer Kombination von zwei Piezoelementen lässt sich ein magnetisch gehaltener und somit leicht austauschbarer Gleiter, an dem die Tunnelspitze punktuell angeschweißt ist, im slip-stick-Verfahren bewegen. Das gesamte STM ist direkt an einen kommerziellen Durchflusskryostaten angeschraubt, welcher  es ermöglicht sowohl Spitze, als auch Probe auf etwa 5-7K herunter zu kühlen. Eine Kombination von Federn und Wirbelstrombremse sorgt für die Entkopplung der Messeinheit von der restlichen Anlage und bietet eine exzellente Dämpfung von mechanischen Schwingungen. Durch das kompakte Design des STMs wird der Heliumverbrauch mit etwa 1 Liter pro Stunde sehr gering gehalten.