Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Bestimmung der Adhäsion, der Reibung und weiterer Materialeigenschaften einer Probenoberfläche

Abstract

Es wird ein Verfahren zur ortsaufgelösten simultanen Erfassung der Adhäsion und Reibung sowie gegebenenfalls auch weiterer Materialeigenschaften einer zu untersuchenden Probenoberfläche (30) mittels eines eine Rastersonde (1) umfassenden Rastersondenmikroskops beschrieben. Die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) mit der zu untersuchenden Probenoberfläche (30) werden hierbei so verfahren, bis die Rastersonde (1) an einer zu untersuchenden Stelle (34) der Probenoberfläche (30) auf bestimmte Art und Weise mit dieser wechselwirkt. Die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) werden hierbei einer vertikalen Schwingung unterworfen und es wird ein die Deformation der Rastersonde (1) charakterisierendes erstes Meßsignal aufgenommen. Zudem wird ein die Deformation der Rastersonde (1) charakterisierendes zweites Meßsignal aufgenommen, wobei die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) einer horizontalen und/oder vertikalen Schwingung unterworfen werden. Aus diesen beiden Meßsignalen werden nun mittels einer geeigneten Auswerteeinrichtung die gewünschten Materialeigenschaften bestimmt. Zur Erfassung des gesamten zu untersuchenden Oberflächenbereiches wird die Rastersonde (1) und/oder die Probe (25) erneut verfahren und zur Wiederholung des beschriebenen Meßvorgangs an der nächsten zu untersuchenden Stelle auf die oben beschriebene Art und Weise mit der Probenoberfläche (30) in Kontakt gebracht. Es wird auch ein geeignetes Rastersondenmikroskop zur Durchführung dieses Verfahrens ...
The invention relates to a method for the location-resolved, simultaneous detection of adhesion and friction and optionally of other material properties of a sample surface (30) to be examined. To this end a raster probe (1) is used which comprises a raster probe microscope. Said raster probe (1) and/or the sample (25) with the sample surface (30) to be examined are displaced until the raster probe (1), at a position (34) of the sample surface (30) to be examined, interacts in a defined manner with the same. The raster probe (1) and/or the sample (25) are subjected to a vertical oscillation and a measuring signal is recorded which characterizes the deformation of the raster probe (1). In addition, a second measuring signal is recorded which characterizes the deformation of the raster probe (1), whereby the raster probe (1) and/or the sample (25) are subjected to a horizontal and/or vertical oscillation. The desired material properties are now determined from both of these measuring signals using an appropriate evaluation device. The raster probe (1) and/or the sample (25) are displaced once again in order to record the entire surface area to be examined, and are brought into contact with the sample surface (30) in the above-described manner in order to repeat the described measuring procedure at the next position to be examined. The invention also relates to a suitable raster probe microscope for carrying out this method.

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Patent Citations (8)

    Publication numberPublication dateAssigneeTitle
    DE-19728357-A1January 07, 1999Martin Munz, Heinz Sturm, Eckhard Dr SchulzStabilising deformation of probe tip in raster force microscope
    DE-4437081-A1April 20, 1995Mitsubishi Electric Corp, Ryoden Semiconductor Syst EngGerät und Verfahren zur Adhäsionsmessung und Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen
    EP-0611945-A1August 24, 1994International Business Machines CorporationForce microscope and method for measuring atomic forces in several directions
    US-5444244-AAugust 22, 1995Park Scientific Instruments CorporationPiezoresistive cantilever with integral tip for scanning probe microscope
    US-5503010-AApril 02, 1996Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & IndustryDirectional atomic force microscope and method of observing a sample with the microscope
    US-5503010-B1June 23, 1998Agency Ind Science Techn, Miti Mini Int Trade & IndDirectional atomic force microscope and method of observing a sample with the microscope
    US-5519212-AMay 21, 1996Digital Instruments, IncorporatedTapping atomic force microscope with phase or frequency detection
    US-5804708-ASeptember 08, 1998Agency Industrial Science And Seiko Instruments Inc.Atomic force microscope and method of analyzing frictions in atomic force microscope

NO-Patent Citations (9)

    Title
    Appl.Phys.Lett. 64 (2), 10.1.1994, 178-180 (K. Yamanaka/H. Ogiso/O. Kolosov)
    Bull.Microsc.Soc. of Canada, Vol. 26 (1998) 24f (S. Hild/A. Rosa/G. Volswinkler/O. Marti)
    J.Vac.Sci.Technol. B12 (3), May/June 1994, 1577-1580 (S. Watanabe/K. Hane)
    Jpn.J.Appl.Phys., Vol. 34 (1995) 5421-5425 (K. Yamanaka/E. Tomita)
    Jpn.J:Appl.Phys., Vol. 35 (1996) 5421-5425 (K. Yamanaka"H. Takano/E. Tomita/M. Fujihira)
    Meas.Sci.Technol. 8 (1997) 1333-1338 (A. Rosa- Zeiser/E. Weilandt/S. Hild/O. Marti)
    Nanotechnology 1 (1990) 141-144 (O. Marti/J. Colchero/J. Mlynek)
    Phys.Rev.Lett., Vol. 59 (1987) Nr. 17, 1942-1945 (C.M. Mate/G.M. McClelland/R. Erlandsson/S. Chiang)
    Rev.Sci.Instr., Vol. 65 (9) (Sept. 1994) 2870-2873 (T. Göddenhenrich/S. Müller/C. Heiden)

Cited By (10)

    Publication numberPublication dateAssigneeTitle
    DE-102006045643-A1April 03, 2008Westfälische Wilhelms-Universität MünsterVerfahren und Vorrichtung zur ortsaufgelösten Untersuchung der elastischen Eigenschaften einer Probe mit einem Rasterkraftmikroskop
    DE-102006055528-A1May 29, 2008Forschungszentrum Jülich GmbHRasterkraftmikroskop mit Artefaktkontrolle
    DE-10208800-A1September 18, 2003Harald Fuchs, Andre Schirmeisen, Domenique WeinerAccurate, contact-free determination of surface adhesion properties, e.g. for studying lacquer-metal, metal-polymer or polymer-polymer adhesion, using dynamic force microscope and oscillating measuring probe
    DE-10237627-A1March 11, 2004Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.Verfahren zur Bestimmung tribologischer Eigenschaften einer Probenoberfläche mittels eines Rasterkraftmikroskops (RKM) sowie ein diesbezügliches RKM
    US-7129486-B2October 31, 2006Witec Wissenschaftliche Instrumente Und Technologie GmbhScanning probe with digitized pulsed-force mode operation and real-time evaluation
    US-7360404-B2April 22, 2008Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angelwandten Forschung E.V.Method for determining tribological properties of a sample surface using a scanning microscope (sem) and associated scanning microscope
    US-7877816-B2January 25, 2011Witec Wissenschaftliche Instrumente Und Technologie GmbhScanning probe in pulsed-force mode, digital and in real time
    WO-2004018963-A2March 04, 2004Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.Verfahren zur bestimmung tribologischer eigenschaften einer probenoberfläche mittels eines rasterkraftmikroskops (rkm) sowie ein diesbezügliches rkm
    WO-2004018963-A3August 12, 2004Fraunhofer Ges Forschung, Michael Reinstaedtler, Ute Rabe, Walter ArnoldVerfahren zur bestimmung tribologischer eigenschaften einer probenoberfläche mittels eines rasterkraftmikroskops (rkm) sowie ein diesbezügliches rkm
    WO-2007059833-A1May 31, 2007Witec Wissenschaftliche Instrumente Und Technologie GmbhMicroscope, in particular a scanning probe microscope provided with a programmable logic