Müller-Hirsch, Wolfgang (2000) Wärmeübertrag in der Ultra-Hochvakuum-Rasterwärmespektroskopie. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Die Rasterwärmemikroskopie (RThM) ermöglicht die simultane Abbildung einer Probentopographie und -temperatur mit nm-Auflösung, wobei ein nadelförmiger Temperatursensor in geringem Abstand über die Probenoberfläche gerastert wird. Im Rahmen meiner Arbeit habe ich ein RThM auf der Basis eines Ultra-Hochvakuum-Rastertunnelmikroskops (UHV-RTM) aufgebaut und einen geeigneten und einfach herstellbaren Temperatursensor entwickelt. Ziel der Arbeit war die Untersuchung des Mechanismus des Wärmeübertrags zwischen Probe und Sensor bei sehr kleinen Abständen. Ich konnte zeigen, daß unter UHV-Bedingungen evaneszente Methoden der Wärmestrahlung den Wärmeübertrag dominieren. Der Wärmestrom nimmt exponentiell mit dem Abstand Probe-Sensor ab; die Abklinglänge liegt im Bereich von 10 nm. Aufgrund dieses Nahfeldeffektes des Wärmeübertrags liegt die räumliche Auflösung für die thermische Abbildung mit dem UHV-RThM im Bereich der Abklinglänge von 10 nm. Die thermische Auflösung liegt bei etwa 40 mK. Für die Interpretation der thermischen Abbildung wurde der Einfluß der Probentopographie auf den Wärmeübertrag untersucht. Bei der Abbildung stromdurchflossener Diodenstrukturen konnten anhand der gemessenen Temperaturverteilung die Probenbereiche mit erhöhter Dissipation an ausgezeichneten Stellen des Schottky-Kontakts der Diode identifiziert werden.

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The scanning thermal microscope (SThM) is an instrument to simultaneously probe the sample surface and its related temperature distribution. By scanning a needle-like temperature sensor in close proximity to the sample an nm-resolution is achieved. In this work I built a SThM on basis of an ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope (UHV-SThM) and designed an appropriate temperature sensor which is also easy to manufacture. The objective of my work was to investigate the thermal heat transfer between a sensor tip and a sample at very close proximity. The dominant mechanism of heat transfer under UHV-conditions is shown to be the evanescent modes of the thermal radiation field. The heat transfer decreases exponentially with tip-sample distance on a typical length scale of 10 nm. Due to this proximity effect of heat transfer the lateral resolution of the UHV-SThM is in the order of 10 nm. The thermal resolution is about 40 mK. For an enhanced interpretation of the thermal image, the influence of the sample topography on the heat transfer has been investigated. Thermal scanning of diode structures under active operation discerns regions of elevated temperature due to an increased dissipation at localized areas of the schottky barrier of the diode.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	[Keine Schlagwörter von Autor/in vergeben.]
Controlled Keywords:	[Keine Schlagwörter von Author/in vergeben.]
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:17
Last Modified:	17 Jan 2013 14:17
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/395
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-4281
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