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Motivation

Zukunftstechnologien wie die Mikroelektronik oder Quantentechnologien erfordern vermehrt den Einsatz der Rastersondenmikroskopie zur Charakterisierung von Materialoberflächen und deren Strukturen oder Eigenschaften. Robuste, hochsensitive, langlebige und multifunktionale Spitzen der Messsonden sind von immanenter Bedeutung für die industrielle Anwendung ebenso wie neue Funktionalitäten. Bei richtiger Anwendung von Diamant als Material für diese Spitzen lässt sich deren Beständigkeit erhöhen. Darüber hinaus kann mit Stickstoff versehener Diamant als empfindlicher Magnetfeldsensor eingesetzt werden, indem die Quantennatur der Verbindung ausgenutzt wird. In Kombination mit der Rastersondenmikroskopie lassen sich so Magnetfelder hochsensitiv an Oberflächen vermessen.

Ziele und Vorgehen

Es soll ein Verfahren zur serientauglichen Herstellung von Messsonden mit diamantbesetzter Multifunktionsspitze in getrennten Prozessschritten für Federbalken und Messspitze der Messsonde entwickelt werden. Am Ende des Projektes soll ein Demonstrator eines Rastersondenmikroskops für die Magnetfeldmessung an Oberflächen vorliegen. Die Langlebigkeit und Robustheit der Spitzen sollen durch die Erprobung der richtigen Zusammensetzung angepasst auf die Anwendung ermittelt werden.

Innovation und Perspektiven

Die Innovation ist eine kostengünstige Messsonde in der Art eines aktiven Cantilevers mit diamantbesetzter Multifunktionsspitze. Anregung und Auslese sind in der Messsonde funktional und räumlich integriert. Die Diamantspitze ist langlebig, robust und kann zusätzlich zur hochgenauen Magnetfeldmessung an Materialoberflächen eingesetzt werden. Aus industrieller sind die Langlebigkeit und Robustheit der Messsonden bei extrem hoher Ortsauflösung wichtige Merkmale für zukünftige Inspektionsaufgaben, gerade in Bezug auf den Aufbau einer 2 Nanometer-Chipfertigung.

Carl Zeiss SMT GmbH, Oberkochen

Raith GmbH, Dortmund