Subatomare Auflösung auf Adatomen und kraftfeldabhängige laterale Manipulation mit einem eigenentwickelten Tieftemperatur-Rasterkraftmikroskop

Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	28 July 2015
Referee:	Prof. Dr. Franz J. Giessibl
Date of exam:	10 July 2015
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Chair Professor Giessibl > Group Franz J. Giessibl
Keywords:	atomic force microscopy, AFM, cluster, Fe on Cu(111), subatomic resolution, lateral manipulation, instrumentation, COFI, tip termination, CO-terminated tip
Dewey Decimal Classification:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	32211

Abstract (German)

Die Rasterkraftmikroskopie ist eine wichtige experimentelle Methode, mit der Oberflächen atomar aufgelöst untersucht werden können. Dabei wird die Kraft-Wechselwirkung zwischen einer atomar scharfen Spitze und einer Probe gemessen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein kombiniertes Tieftemperatur- Rastertunnel/Rasterkraftmikroskop entwickelt. Der Aufbau und die zugrundeliegenden physikalischen ...

Abstract (German)

Die Rasterkraftmikroskopie ist eine wichtige experimentelle Methode, mit der Oberflächen atomar aufgelöst untersucht werden können. Dabei wird die Kraft-Wechselwirkung zwischen einer atomar scharfen Spitze und einer Probe gemessen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein kombiniertes Tieftemperatur- Rastertunnel/Rasterkraftmikroskop entwickelt. Der Aufbau und die zugrundeliegenden physikalischen Konzepte sind detailliert beschrieben. Mit diesem Mikroskop wurden einzelne Eisen Adatome die auf Kupfer (111) adsorbiert waren untersucht. Mit einer CO-terminierten Spitze wurde subatomarer Kontrast auf dem Adatom beobachtet. Messungen auf Clustern von einigen wenigen Eisenatomen zeigten deren Adsorptionsgeometrie. Dreidimensionale Kraftkarten über diesen Clustern entsprechen qualitativ und quantitativ den Daten, die man erhält, wenn man mehrzählige Spitzen über ein auf der Oberfläche adsorbiertes CO rastert. In einem zweiten Experiment wurde der Einfluss unterschiedlicher Spitzenterminierungen auf die laterale Manipulation von Oberflächenadsorbaten untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass sowohl die zur Manipulation erforderliche Kraft, als auch die Art und Weise auf die das Adsorbat bewegt wird von der Terminierung der Spitze bestimmt ist.

Translation of the abstract (English)

Atomic-force-microscopy is key when it comes to atomically resolved imaging of surfaces. The technique relies on the forces that act when approaching an atomically sharp tip to the surface of a sample. In this thesis, a combined low temperature atomic-force/scanning-tunneling-microscope was developed. With this instrument, single iron adatoms, adsorbed on a Cu(111) substrate, were investigated. ...

Translation of the abstract (English)

Atomic-force-microscopy is key when it comes to atomically resolved imaging of surfaces. The technique relies on the forces that act when approaching an atomically sharp tip to the surface of a sample. In this thesis, a combined low temperature atomic-force/scanning-tunneling-microscope was developed. With this instrument, single iron adatoms, adsorbed on a Cu(111) substrate, were investigated. Using a CO-terminated tip, subatomic resolution on the adatom was achieved. Measurements on clusters consisting of only a few Fe-atoms revealed their adsorption. Three-dimensional force maps above these clusters agree with data that was obtained scanning tips with non-radial force profiles over a CO molecule which is adsorbed onto a cold Cu substrate. In a second experiment, the influence of the tip termination upon lateral manipulation was examined. The analyses of different manipulation processes showed that the termination of the tip determines the force that is needed to move the adsorbate. Furthermore, the way the adsorbate is moved, depends on the symmetry of the tip’s force field.

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