Verbundprojekt: Ultraschnelle Korrelative Mikroskopie: Integration von Phasenverschiebungs-Interferometrie und Rasterkraftmikroskopie Teilprojekt: Entwicklung und Herstellung von neuartigen hoch-sensitiven schnellen aktiven Cantilever zur Anwendung in einer ultraschnellen korrelativen Mikroskopie

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines hochpräzisen Messinstrumentes, das die spezifischen Vorteile der Phasenverschiebungsinterferometrie (PSI) und der Rasterkraftmikroskopie (AFM) vereint. Diese neuartige Mikroskopie strebt danach, die präzise, aber kleinflächige und langsame Sub-Nanometer-Auflösung der AFM mit der großflächigen und schnellen Nanometer-Auflösung der PSI-Mikroskopie zu vereinen. Dadurch soll es möglich werden, hochpräzise 3D-Bilder von Objekten mit einer bemerkenswerten Präzision der Höhenmessung von weniger als 0,3 nm, unabhängig von der Größe des zu untersuchenden Objekts zu erzeugen. Ziel des eigenen Teilprojekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung extrem kleiner aktiver Cantilever mit eingebetteten Sensoren und Aktuatoren für die Rasterkraftmikroskopie (AFM), die sehr hohe Aufnahmegeschwindigkeiten zur Realisierung einer Video-Rasterkraftmikroskopie ermöglichen. Ein mit derartiger Sensorik und Aktorik vollständig ausgestatteter Cantilever ermöglicht eine viel direktere Messung und Anregung mehrerer Eigenmoden der Cantilever-Bewegung und der Interaktion mit der Probe, wodurch ein MEMS-System (mikro-elektromechanisches System) mit integrierter Rückkopplung entsteht. Es wird erwartet, dass der thermo-mechanische Aktor nicht nur eine hohe Geschwindigkeit und Bildgebung ermöglicht, sondern auch zur Miniaturisierung von SPMs beiträgt. Aufgrund der Komplexität dieser integrierten MEMS-Bauteile ist ein umfassender Steuerungsansatz erforderlich, um den maximalen Nutzen aus dieser neuen Technologie zu erzielen. In dieser Arbeit sollen die intrinsischen Eigenschaften solcher MEMS-Cantilever weiterentwickelt und ein kombinierter Ansatz für schnelle Abtastung und Steuerung erarbeitet werden, der für Hochgeschwindigkeitsabtastung und -betätigung optimiert ist.