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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Metallisierung von Rastersondenspitzen mit mindestens einem Cantilever einschließlich einer Sondenspitze, wobei der Cantilever mit einer Metallsalz-Lösung in Kontakt steht und die Metallsalz-Lösung zumindest als Flüssigkeitsfilm ausgebildet ist, der mit der Sondenspitze in enger Berührung steht, und zumindest mit einer Lichtquelle, wobei die Metallisierung in Form einer Metallpartikel-Abscheidung als Metallpartikelcluster durchgeführt wird.
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Dominant im Bereich räumlich begrenzter Metallisierung von Substratoberflächen ist die Anwendung von Metallsalzlösungen zur gezielten Beschichtung von Nanotubes.
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Ein photochemisches Verfahren ist in der Druckschrift
DE 100 24 059 A1 beschrieben, das zur lokalen Oberflächenmodifizierung im Nanometerbereich mit einer Lasersonde dient. Das elektromagnetische Feld in Form des Lichtes verändert selektiv lokale Nanometeroberflächenbereiche in Bezug auf die elektrischen, chemischen, thermischen und topologischen Eigenschaften.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Mikrostrukturfeldanordnung mit Polymerspitzen mit einem daran angelagerten Metallmantel ist in der Druckschrift Hongbo Zhou et al.: A new process for fabricating tip-shaped polymer microstructure array with patterned metallic coatings, Sensors and Actuators A 150, pp. 296–301 (March 2009) beschrieben, was im Prinzip ein Verfahren zur Polymermetallisierung darstellt. Darin werden lithografische Prozesse realisiert, so dass das Verfahren durch die relative große Anzahl von Prozessschritten sehr aufwändig ist. Von den mindestens zehn dargestellten Arbeitsschritten in der in der Druckschrift angegebenen 8 sind unter anderem die drei wesentlichen Prozesse Mikroformen, Metallschichtübertragung und elektrochemisches Anodenätzen hervorgehoben. Dazu wird auch eine Maske benötigt und das Beugungslimit ist größenbegrenzt. Um lateral genau zu sein, ist eine externe Positionierung erforderlich. Bei der Durchführung der Mantel-Metallisierung wird die gesamte Spitze einbezogen.
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Ein Problem besteht darin, dass durch die Einbeziehung der der lithografischen Prozesse das Verfahren sehr aufwändig ist. Es funktioniert nicht maskenlos. Ebenfalls aufwändig ist die vorhandene externe Positionierung. Die Metallisierung der gesamten Spitze ist einfach, aber problematisch ist die Beschränkung auf das Spitzenende.
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Eine Anwendung von Metallsalz-Lösungen zur chemischen oder galvanischen Metallbeschichtung von Nanotubes, die sich auf einem Substrat befinden, ist in der Druckschrift
WO 2008/015 168 A1 beschrieben. Die Geometrie wird von der Nanotube-Dimension bestimmt, eine gesteuerte Beeinflussung der Flächenabmessungen wird nicht angegeben.
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Eine Herstellung von Nanotube-Sonden unter Nutzung von Metallsalz-Lösungen oder von Metall-Emulsionen ist in der Druckschrift
US 2002/0 112 814 A1 für die Anwendung in der Atomkraftmikroskopie beschrieben.
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Ein Verfahren zur genauen gesteuerten Beschichtung von Rastersondenspitzen aus verschiedenen Materialien wie Metalle – Au, Pt – Nanotubes oder Nanofasern für die Atomkraftmikroskopie ist in der Druckschrift
US 2002/0 046 953 A1 beschrieben, basierend auf einem gepulsten elektrolytischen Vorgang mit Metallsalz-Lösungen.
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Die Metallisierung von Flächen für die biologische Funktionalisierung von Spots auf Biosensor-Arrays ist in der Druckschrift
WO 2008/117 086 A1 beschrieben. Dazu werden aus einer Metallsalz-Lösung metallische Nanometerbereiche abgeschieden, an die durch Funktionalisierung biologische Fänger für die Erfassung von gesuchten DNA und Proteinen gekoppelt werden, wobei die Oberflächenplasmonen-Resonanz eine Rolle spielt.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von optisch sensitiven Sonden für die Rastersondenmikroskopie ist in der Druckschrift
DE 10 2007 027 508 A1 beschrieben. Dabei werden die Sondenspitzen mit Haftmolekülen belegt, von denen die nachzuweisenden Nanopartikel zur optischen Detektion aufgelesen werden.
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Eine Vorrichtung zur Metallisierung von Rastersondenspitzen ist in der Druckschrift Okamoto, Yamaguchi: Photocatalytic deposition of a gold nanoparticle on-to the top of a SiN cantilever tip, Journal of Microscopy, Vol. 202, Pt 1, April 2001, S. 100–103, beschrieben. In der zugehörigen 1 ist der wesentliche Teil der Vorrichtung 1 dargestellt. Die Sondenspitze 2 besteht aus Siliziumnitrid SiN. Auf der Sondenspitze 2 ist eine TiO2-Schicht 3 aufgebracht, wobei sich die TiO2-Schicht 3 mit gleichmäßiger Schichtdicke an den gesamten Bereich der Sondenspitze 2 anschmiegt. Auf der Basisfläche 4 eines umgekehrten angeordneten Prismas 5 ist ein Tropfen 6 von wässriger HAuCl4-Lösung – einer Goldsalz-Lösung – aufgebracht. Die mit der TiO2-Schicht 3 versehene SiN-Sondenspitze 2 wird in den Tropfen 6 der wässrigen HAuCl4-Lösung 6 getaucht. Durch das Prisma 5 wird von einem Laser 7 ausgehend ein Laserstrahlengang 15 geführt, der in Totalreflexion zwischen der Sondenspitze 2 und dem der Sondenspitze 2 gegenüberliegenden Prismenflächenbereich 8 ein evaneszentes elektromagnetisches Feld 9 aufbaut, in dessen maximalen Intensitätsbereich 10 im kürzesten Abstand a zwischen der Sondespitze 2 und der Basisfläche 4 des Prismas 5 durch das elektromagnetische Feld 9 eine Zerlegung von HAuCl4 und Reduktion unter anderem in Goldatome 11 herbeigeführt wird, die an den Endbereich 14 der Sondenspitze 2 im Nanometerbereich angelagert werden. Zur Erzeugung des evaneszenten Feldes wird der totalreflektierende Laserstrahlengang 15 unter Einsatz eines He-Cd-Lasers 7 eingesetzt. Je nach Dauer der Totalreflexion kann der Umfang der Ablagerung der Goldatome 11 zu einem in der Nanometergrößenordnung liegenden Goldcluster 13 im Endbereich 14 eingestellt werden.
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Dabei ist die Sondenspitze 2 mittels eines Regelmechanismus 16 in kontrolliertem Abstand a oberhalb der Oberfläche 4 des Prismas 5 angeordnet.
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Folgende Prozessschritte werden durchgeführt, um den goldclusterbelegten Endbereich 14 der Sondenspitze 2 zu erhalten:
- – Beschichtung der SiN-Spitze 2 mit Titan (Ti) mittels Sputtern,
- – Heizen der Sondenspitze 2 auf eine Temperatur von ca. 400°C in einer Zeitdauer von etwa 30 min zur Herstellung der halbleitenden TiO2-Schicht 3,
- – Auftragen einer HAuCl4-Lösung 6 auf die Prismenbasisfläche 4,
- – Eintauchen eine einzelnen Sondenspitze 2 in die HAuCl4-Lösung 6,
- – Positionierung des Endbereichs 14 der Sondenspitze 2 in einigen Nanometern Abstand a über dem Prismenbasisfläche 4, also bei einem vorgegebenen xyz-Koordinatensystem 12, in z-Richtung mittels des AFM-Regelmechanismus 16,
- – Ausrichtung des UV-Lasers (He-Cd) in der ATR-Geometrie zur Erzeugung eines maximalen Intensitätsbereiches mittels der Totalreflexion nur auf den Endbereich 14 der Sondenspitze 2, wobei in der TiO2-Halbleiterschicht 3 eine Wellenlänge von kleiner als 380 nm wegen des photoelektrischen Effekts eingesetzt werden muss,
- – Beschichtung des Endbereiches 14 der TiO2-Schicht-Sondenspitze 2 durch Reduktion des Goldsalzes infolge der in der halbleitenden TiO2-Schicht 3 freigesetzten Elektronen u. a. zu Goldatomen 11 und deren additive Ausbildung zu Goldclustern 13 in Nanometer-Größenordnung.
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Das Problem der Vorrichtung 1 besteht darin, dass es bei einer möglichen großflächigen Beleuchtung der gesamten Sondenspitze 2 mittels UV-Licht zu einer kompletten flächenweisen Bedeckung der Sondenspitze 2 zumindest mit einer Goldatomschicht kommen kann, deshalb wird in Vorrichtung 1 die aufwändige Anordnung mit einem Laser 7 und mit einem Prisma 5 zur Erzeugung des auf die TiO2-Schicht 3 weitgehend punktuell wirkenden evaneszenten Feldes 9 im Endbereich 14 aus dem totalreflektierenden Strahlengang 15 gewählt.
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass die z-Richtungs-Positionierung der Reichweite des auf die TiO2-Schicht 3 photoelektrisch wirkenden evaneszenten Feldes 9 bis hin in die TiO2-Schicht 3 und somit zur Einstellung des Abstandes a zwischen dem Endbereich 14 Sondenspitze 2 und der totalreflektierenden Basisfläche 4 mittels des Regelmechanismus 16 ein sehr aufwändiges Baugruppensystem zur Ablagerung von Goldatomen 11 in Nanometergrößenordnung darstellt.
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Eine weitere Vorrichtung 20 ist in der Druckschrift Härtling et al.: Photochemical Tuning of Plasmon Resonances in Single Gold Nanoparticles, The Journal of Physical Chemistry C, 2008, 112 (13), S. 4920–4924 beschrieben, die
- – ein invertiertes Mikroskop 21 mit zwei Lichtquellen: einer Weißlicht-Beleuchtungsquelle 22 und einem Laser 23, und
- – einen optischen Detektor 24 sowie Linsen- und Spiegelsysteme zur Ausbildung von zwei Strahlengängen 32, 33
enthält.
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Innerhalb des Mikroskops 21 ist ein speziell präpariertes Deckglas 25 angeordnet, das mit positionierten Keimnanopartikeln 26 versehen ist.
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Zur finalen Abscheidung sind folgende Prozessschritte vorgesehen:
- – Aufbringen von metallischen Nanopartikeln 26 – von Keimen – auf das Deckglas 25,
- – Transfer des Deckglases 25 in das invertierte optische Mikroskop 21,
- – Bedecken der Keimnanopartikel 26 mit einer Goldsalz-Lösung 27,
- – Positionierung eines einzelnen Keimnanopartikels 26 – Einzelnanopartikel – mittels des Beleuchtungsstrahlengangs 32 der Weißlicht-Beleuchtungsquelle 22 mit niedriger Intensität durch Verschiebung des Deckglases 25 mit Hilfe eines Piezo-Probentisches 28 in der deckglasparallelen xy-Ebene eines vorgegebenen xyz-Koordinatensystems 29 auf den Ort des feststehenden Laserfokus 30 des Laserstrahlengangs 33,
- – Beleuchtung des mit dem fokussierten Laserstrahl 30 ausgewählten Einzelnanopartikels 26 auf dem Deckglas 25, wobei die Intensität des Laserstrahls je nach Wellenlänge angepasst ist und wobei die Wellenlänge jedoch beliebig ist, wodurch eine Abscheidung von Goldatomen und Goldpartikeln 31 am laserstrahlfokussierten Einzelnanopartikel 26 erreicht wird. Der Begriff „angepasst” bedeutet dabei, dass die Intensität zu klein ist, um zur Keimbildung in der Goldsalz-Lösung 27 zu führen, wohl aber das Keimwachstum am Einzelnanopartikel 26 zulässt. Dieser Wert des Wachstums variiert je nach eingesetzter Wellenlänge aufgrund der variierenden Absorption der Goldsalz-Lösung 27, lässt sich aber stets ermitteln.
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Ein Problem besteht darin, dass die Abscheidung von Goldpartikeln 31 nur an dem Einzelnanopartikel 26 erfolgt, auf das der Laserfokus 30 gerichtet ist.
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Bei beiden genannten Vorrichtungen 1 und 20 bestehen Probleme darin, dass sowohl für die z-Richtungspositionierung als auch die xy-Ebenenpositionierung ein großer Aufwand von zusätzlichen Baugruppen sowie eine zeitaufwändige Justierung erforderlich sind. In beiden Fällen sind auch speziell konkrete intensive Beleuchtungen sowohl nahe des Endbereiches 14 der Rastersondenspitze 2 als auch des Einzelnanopartikels 26 vorgesehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Metallisierung von Rastersondenspitzen anzugeben, die derart geeignet ausgebildet sind, dass auf zeitaufwendige Positionierungen und auf die dafür erforderlichen umfangreichen Baugruppen weitgehend verzichtet werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 2 und 9 gelöst. Eine Vorrichtung zur Metallisierung von Rastersondenspitzen mit mindestens einem Cantilever einschließlich einer Sondenspitze, wobei der Cantilever mit einer Metallsalz-Lösung in Kontakt steht und die Metallsalz-Lösung zumindest als Flüssigkeitsfilm ausgebildet ist, der mit der Sondenspitze in enger Berührung steht, und zumindest mit einer Lichtquelle, wobei die Metallisierung in Form einer Metallpartikel-Abscheidung durchgeführt wird,
wobei gemäß dem Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1
auf den Cantilever mit der mit der Metallsalz-Lösung bedeckten Sondenspitze mittels der Lichtquelle eine großflächige Beleuchtung mit beliebiger Einstrahlungsrichtung gerichtet ist, wobei sich die in der Metallsalz-Lösung ausbildenden Metallatome zu einer Metallpartikel-Abscheidung führen, die auf den spitzen Endbereich der flüssigkeitsbenetzten Sondenspitze räumlich begrenzt ist.
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Eine andere Vorrichtung zur Metallisierung von Rastersondenspitzen mit mindestens einem Cantilever einschließlich einer Sondenspitze, wobei der Cantilever mit einer Metallsalz-Lösung in Kontakt steht und die Metallsalz-Lösung zumindest als Flüssigkeitsfilm ausgebildet ist, der mit der Sondenspitze in enger Berührung steht, und zumindest mit einer Lichtquelle, wobei die Metallisierung in Form einer Metallpartikel-Abscheidung durchgeführt wird,
wobei gemäß dem Kennzeichenteils des Patentanspruchs 2
zumindest auf die Metallsalz-Lösung mittels der Lichtquelle eine großflächige Beleuchtung mit beliebiger Einstrahlungsrichtung gerichtet ist, wobei sich die in der Metallsalz-Lösung ausbildenden Metallatome zu einer Metallpartikel-Abscheidung führen, die auf den spitzen Endbereich der flüssigkeitsbenetzten Sondenspitze räumlich begrenzt ist.
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Die spitzen Endbereiche der Sondenspitzen haben ähnlich der Silberkeime auf dem Gebiet der fotografischen Bildentwicklung die Funktion eines Anlagerungskeimes, der die Basis eines Keimwachstums von sich anlagernden Metallatomen und sich daraus entwickelnden, anlagernden geclusterten Metallatomen darstellt.
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Im Weiteren wird für eine Metallsalz-Lösung mit nur einem Metallsalz und für eine Metallsalz-Lösung mit mehreren Metallsalzen der Begriff Metallsalz-Lösung verwendet.
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Als Metallsalze können z. B. Pt-, Ni-, Fe-, Co-, Ag-, Au-, Cu-Salze oder Mischungen dieser Salze vorzugsweise in wässriger Lösung eingesetzt werden.
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Die als Anlagerungskeime dienenden spitzen Endbereiche der Sondenspitzen können dabei einen spitzen Winkel von 2° bis 90° aufweisen.
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Ein Cantilever stellt im Allgemeinen eine einzelne Sondenspitze mit einem Halter dar, wobei vorlings zumindest die Sondenspitze in ein Behältnis mit einer Metallsalz-Lösung eingetaucht oder rücklings mit der Metallsalz-Lösung benetzt oder bedeckt sein kann.
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Die Rastersondenspitzen können auf einer Feldanordnung, z. B. auf einem Wafer, mit der Metallsalz-Lösung bedeckt sein, wobei der Wafer beliebig und großflächig durch die Lichtquelle beleuchtet ist.
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Die Lichtquelle kann dabei beliebig angeordnet sein.
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Das Verfahren zur Metallisierung von Rastersondenspitzen unter Einsatz der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 oder 2
ist gemäß dem Kennzeichenteil des Patentanspruchs 9 durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- – Eintauchen zumindest einer Rastersondenspitze in eine Metallsalz-Lösung oder in eine Lösung von Gemischen von Metallsalzen oder Bedecken mit einer Metallsalz-Lösung oder mit einer Lösung von Gemischen von Metallsalzen,
- – eine großflächige Beleuchtung zumindest der gesamten Rastersondenspitze mit Licht angepasster Wellenlänge und Intensität und/oder nur eines Teils der Metallsalz-Lösung oder der Lösung von Gemischen von Metallsalzen und nachfolgend
- – eine räumlich begrenzte Metallabscheidung an dem spitzen Endbereich der Rastersondenspitze.
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Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird anhand von drei Ausführungsbeispielen mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert:
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur räumlich begrenzten Metallisierung von Rastersondenspitzen mit einer z-Richtungs-Positionierung nach dem Stand der Technik,
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2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur räumlich begrenzten Metallisierung von Rastersondenspitzen mit einer xy-Ebenen-Positionierung nach dem Stand der Technik,
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3 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Metallisierung von Rastersondenspitzen mittels Einsatz einer Metallsalz-Lösung, vorzugsweise einer Goldsalz-Lösung und
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4 eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Metallisierung von Rastersondenspitzen mittels Einsatz einer Metallsalz-Lösung, vorzugsweise einer Goldsalz-Lösung.
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In 3 ist eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung 40 zur Metallisierung von Rastersondenspitzen 41 dargestellt, die mit mindestens einem Cantilever 42 mit einer Sondenspitze 41, wobei der Cantilever 42 mit einer Goldsalz-Lösung 43 in Kontakt steht und die Goldsalz-Lösung 43 zumindest als Flüssigkeitsfilm ausgebildet ist, der mit der Sondenspitze 41 in enger Berührung steht, und zumindest mit einer Lichtquelle 45 versehen ist, wobei die Metallisierung in Form einer Goldpartikel-Abscheidung durchgeführt wird.
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Erfindungsgemäß ist auf den Cantilever 42 mit der mit der Goldsalz-Lösung 43 bedeckten Sondenspitze 41 mittels der Lichtquelle 45 eine großflächige Beleuchtung 44 mit beliebiger Einstrahlungsrichtung 47 gerichtet, wobei die sich in der Goldsalz-Lösung 43 ausbildenden Goldatome 48 zu der Goldpartikel-Abscheidung führen, die auf den spitzen Endbereich 51 der flüssigkeitsbenetzten Sondenspitze 41 räumlich begrenzt ist.
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In der 4 ist eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung 40 zur Metallisierung von Rastersondenspitzen 41 dargestellt, die mit mindestens einem Cantilever 42 einschließlich einer Sondenspitze 41, wobei der Cantilever 42 mit einer Goldsalz-Lösung 43 in Kontakt steht und die Goldsalz-Lösung 43 zumindest als Flüssigkeitsfilm ausgebildet ist, der mit der Sondenspitze 41 in enger Berührung steht, und zumindest mit einer Lichtquelle 45 versehen ist, wobei die Metallisierung in Form einer Goldpartikel-Abscheidung als Goldcluster 46 durchgeführt wird.
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Erfindungsgemäß ist zumindest auf die Goldsalz-Lösung 43 mittels der Lichtquelle 45 eine großflächige Beleuchtung 44 mit beliebiger Einstrahlungsrichtung 47 gerichtet, wobei die sich in der Goldsalz-Lösung 43 ausbildenden Goldatome 48 zu einer Abscheidung von nanometerdimensionierten Goldclustern 46 führen, wobei die sich in der Goldsalz-Lösung 43 ausbildenden Goldatome 48 zu einer Goldpartikel-Abscheidung führen, die auf den spitzen Endbereich 51 der flüssigkeitsbenetzten Sondenspitze 41 räumlich begrenzt ist.
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Die spitzen Endbereiche 51 der Sondenspitzen 41 haben die Funktion eines Anlagerungskeimes, der die Basis eines Keimwachstums von sich anlagernden Goldatomen 48 und/oder sich anlagernden geclusterten Goldatomen 46 darstellt.
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Die als Anlagerungskeime dienenden spitzen Endbereiche 51 der Sondenspitzen 41 können dabei einen spitzen Winkel von 2° bis 90° aufweisen.
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Ein Cantilever 42 kann eine Sondeneinzelspitze 41 mit einem Halter 49 darstellen, wobei zumindest der Endbereich 51 in ein Behältnis 50 mit Goldsalz-Lösung 43 eingetaucht sein kann.
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Mehrere Rastersondenspitzen 41 können auf einer Feldanordnung, z. B. auf einem Wafer, enthalten sein und mit der Goldsalz-Lösung 43 bedeckt oder in die Goldsalz-Lösung 43 eingetaucht sein, wobei der Wafer durch die Lichtquelle 45 beliebig großflächig beleuchtet ist.
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Die zugehörigen Lichtquellen 45 können beliebig angeordnet sein.
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Das Verfahren zur Metallisierung von Rastersondenspitzen 41 mit mindestens einem Cantilever 42 mit einer Sondenspitze 41, wobei der Cantilever 42 mit einer Goldsalz-Lösung 43 in Kontakt steht und die Goldsalz-Lösung 43 zumindest als Flüssigkeitsfilm ausgebildet ist, der mit der Sondenspitze 41 in enger Berührung steht, und zumindest mit einer Lichtquelle 45, wobei die Metallisierung in Form einer Goldpartikel-Abscheidung durchgeführt wird, kann mittels der zwei vorgenannten verschiedenen Vorrichtungen 40 erfolgen.
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Erfindungsgemäß ist das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- – Eintauchen mindestens einer einzelnem Rastersondenspitze 41 in eine Goldsalz-Lösung 43 oder in eine Lösung eines Gemischs von mindestens einem Metallsalz mit einem Goldsalz, wobei sich die jeweilige Lösung in einem Behälter 50 befinden kann,
- – großflächige Beleuchtung 44 der Rastersondenspitze 41 oder der Lösung selbst/allein bzw. der Vorrichtung 40 mit Licht angepasster Wellenlänge und Intensität und
- – nachfolgend räumlich begrenzte Metallabscheidung von Metall- und/oder Goldpartikeln an dem spitzen Endbereich 51 der Rastersondenspitze 41.
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Als zum Goldsalz zusätzliche Metallsalze können z. B. Pt-, Ni-, Fe-, Co-, Ag-, Cu-Salze oder Mischungen dieser Salze vorzugsweise in wässriger Lösung eingesetzt werden.
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Anstelle des Eintauchens kann auch ein Benetzen oder Bedecken der Rastersondenspitzen 41 mit der Goldsalz-Lösung 43 vorgenommen werden.
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Folgende Vorteile besitzen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 40
- – keinerlei zeitaufwendige Positionierungen der Sondenspitzen 41 in z-Richtung, wie in 1, oder in der xy-Ebene, wie in 2, sind nötig,
- – höhere Genauigkeit der Abscheidung auf den spitzen Endbereichen 51, da die laterale Einschränkung des zu beschichtenden Gebietes nicht durch die z-, xy-Positionierung des Sondenspitze 41 oder der Beleuchtung 46 geschieht, sondern allein durch die Keimwirkung des spitzwinkligen Endbereiches 51 der Sondenspitze 41,
- – leicht parallelisierbares Verfahren mit einer Sondenspitzenfeldanordnung,
- – keine vorangehende Beschichtung/Behandlung der Sondenspitzen 41 bzw. des zugehörigen Endbereiches 51 ist erforderlich,
- – dadurch im Gegensatz zu 2 nur eine Lichtquelle 45, Lampe oder Laser notwendig und im Gegensatz zu 1 kann deren Wellenlänge beliebig sein,
- – keine weiteren Chemikalien, wie es in nicht-optisch betriebenen Abscheideverfahren erforderlich ist, müssen eingesetzt werden.
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Entscheidende Prozessparameter sind:
- – Laserwellenlänge,
- – Intensität,
- – Salzkonzentration,
- – Belichtungszeit,
- – Temperatur.
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Die Nanotechnologie bietet die Herstellung und die Ausstattung kleinster Strukturen mit neuartigen Funktionen. Die Abscheidung von Metallen ist deshalb so interessant, weil mit dieser Erfindung ein Auftragen von Metallen definierter Größe und Struktur möglich ist. Die Dimensionen der Beschichtungen liegen im Nanometerbereich. Durch das Auftragen der Nanopartikelcluster soll die Sondenspitze mit optischen, biologischen, magnetischen oder chemischen Funktionen funktionalisiert werden.
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Die spezielle Anwendung dieser nanoskaligen Metallisierung sind die Spitzen der Rastersonden bei der herkömmlichen Atomkraftmikroskopie (AFM). Die zugehörige Rastersondenspitze tastet Oberflächen ab, kraftspektroskopische Messungen in der Nanodimension ermöglichen die Messung der Interaktionen zwischen den Molekülen. Ausgelöst wird die clusterartige nanoskalige Beschichtung durch den als Kristallisationskeim wirkenden Endbereich der AFM-Rastersondenspitze. Mit der Erfindung wird auch das Problem gelöst, die Sondenspitze zu treffen und lateral einzuschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Vorrichtung nach dem Stand der Technik
- 2
- Sondenspitze
- 3
- TiO2-Schicht
- 4
- Basisfläche
- 5
- Prisma
- 6
- HAuCl4-Lösung
- 7
- Laserstrahl
- 8
- Prismenflächenbereich
- 9
- evaneszentes Feld
- 10
- maximaler Intensitätsbereich
- 11
- Goldatome
- 12
- xyz-Koordinatensystem
- 13
- Goldcluster
- 14
- Endbereich
- 15
- totalreflektierender Strahlengang
- 16
- Regelmechanismus
- 20
- zweite Vorrichtung nach dem Stand der Technik
- 21
- Mikroskop
- 22
- Weißlicht-Beleuchtung
- 23
- Laser
- 24
- Detektor
- 25
- Deckglas
- 26
- Nanopartikel
- 27
- Goldsalz-Lösung
- 28
- Piezo-Probentisch
- 29
- xyz-Koordinatensystem
- 30
- Laserfokus
- 31
- Goldpartikel
- 32
- Beleuchtungsstrahlengang
- 33
- Laserstrahlengang
- 40
- erfindungsgemäße Vorrichtung
- 41
- Rastersondenspitze
- 42
- Cantilever
- 43
- Goldsalz-Lösung
- 44
- großflächige Beleuchtung
- 45
- Lichtquelle
- 46
- Goldpartikel
- 47
- Einstrahlungsrichtung
- 48
- Goldatome
- 49
- Halter
- 50
- Behälter
- 51
- spitzer Endbereich der Rastersondenspitze
