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    • 40 nm Al-Schicht - Topographie (links), AFAM Amplitude (rechts)
      40 nm Al-Schicht - Topographie (links), AFAM Amplitude (rechts)
    • S-Layer auf Si - Topographie (links), AFAM Amplitude (rechts)
      S-Layer auf Si - Topographie (links), AFAM Amplitude (rechts)

    »Size does matter« Die rasant fortschreitende Miniaturisierung in der Halbleiter- und Elektronikindustrie stellt auch eine Herausforderung für die Material- und Strukturcharakterisierung dar. Plötzlich kann das »Kleine« nicht mehr vernachlässigt werden und die Eigenschaften der kleinsten Komponenten eines Gerätes müssen bekannt sein. Die Atomic Force Acoustic Microscopy  (AFAM) wird dazu verwendet, um die elastische Eigenschaften von Materialien mit lateralen Auflösung im Nanometerbereich zu bestimmen.

    »Big studies on small scale« Da kleine Strukturen nicht leicht gebogen oder gestreckt werden können, erweist sich die Bestimmung ihrer elastischen Eigenschaften als äußerst schwierig. Die Atomic Force Acoustic Mikroscopy ermöglicht die Bestimmung der elastischen Eigenschaften mit hoher lateraler Auflösung. Diese Technik basiert auf der Rasterkraftmikroskopie (AFM). Mit der nanoskopisch kleinen AFM-Nadelspitze können Proben mit sehr kleinen Volumina (ca. 1.000 nm3) untersucht werden. Um Informationen über die elastischen Eigenschaften der Probe zu extrahieren, verwendet man die dynamischen Eigenschaften einer Blattfeder, dem sogenannten AFM Cantilever. Ist der AFM-Cantilever von der Probenoberfläche entfernt, schwingt er in einer gewissen Bandbreite von Resonanzfrequenzen, den freien Resonanzen. Führt man die Spitze zur Probenoberfläche,  verändern sich die Resonanzfrequenzen des Hebels bedingt durch die elastische Interaktion von  Cantilever und Probe. Diese neuen "Kontakt"-Resonanzen werden dann genutzt, um z.B. das Youngsche-Modul (Elastizitätmodul) der Probe zu berechnen. Diese Technik funktioniert als  bildgebendes Verfahren als auch im Spektroskopie-Modus. AFAM Bilder enthalten Informationen über Unterschiede in den elastischen Eigenschaften der Materialien wie z.B. piezoelektrische Keramiken, elastisch anisotropen polykristallinen Proben, Verbundwerkstoffen und viele anderen. Die Spektroskopie-Modus wird benutzt, um die lokalen Werte des  Elastizitätsmoduls bestimmen.