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TU Berlin

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Die Forschung im Gebäude TEM

Die Elektronenmikroskopie ist ein sehr weites Feld mit leistungsstarken Instrumenten und unterschiedlichen komplementären Methoden. Errungenschaften wie das Transmissions-Elektronenmikroskop (TEM) bilden die Basis dieser Forschung. Ernst Ruska entwickelte das erste TEM der Welt an der Technische Hochschule Berlin, der heutigen TU Berlin. 1986 erhielt er dafür den Nobelpreis. Derzeit forschen in diesem Bereich unter anderem die Physik-Arbeitsgruppe um TU-Professor Dr. Michael Lehmann in dem neuen Gebäude TEM. Ihre Schwerpunkte sind die methodische Entwicklung der atomar auflösenden Transmissionselektronenmikroskopie und die Elektronenholographie sowie deren Anwendungen auf nanostrukturierte Materialsysteme.

Für dieses Forschungsgebiet ist der entscheidende technische Fortschritt der letzten Jahre die kommerzielle Verfügbarkeit des Hardware-Korrektors für den Öffnungsfehler. Eine Revolution für die atomar auflösende TEM; denn sie ermöglicht eine beinahe bildfehlerfreie Strukturaufklärung mit lateralen Auflösungen unter 0,1 Nanometer. Es bleiben aber Restfehler, die sich nicht nachträglich korrigieren lassen. Erst eine spezielle Methode wie die Elektronenholographie ermöglicht die nachträgliche Korrektur von Restfehlern und erlaubt eine fundierte Auswertung der atomar registrierten Struktur. Pionier für atomare Auflösungen ist Lehmanns Doktorvater Prof. Hannes Lichte. Um Elektronenhologramme mit besserer Qualität und Auswertbarkeit aufnehmen zu können, wurde das „FEI Titan 80-300 Berlin Holography Special TEM“, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die TU Berlin, speziell für die Notwendigkeiten der Elektronenholographie in Kooperation mit dem Hersteller FEI elektronenoptisch optimiert. Dieses Instrument kann jedoch nur dann seine volle Leistungsfähigkeit entfalten, wenn die Aufstellungsbedingungen stimmen, wie es mit dem neuen Elektronenmikroskopiegebäude realisiert wurde. Ziel der methodischen Forschung ist es, verlässliche Messungen von Potentialverteilungen zum Beispiel in Halbleiter-Nanostrukturen zu ermöglichen sowie atomare Strukturinformationen zu gewinnen.

Diese Methoden werden bereits angewandt, um Korrelationen zwischen der mikroskopischen Struktur bezüglich des atomaren Aufbaus und Potentialverteilungen und der resultierenden makroskopischen Eigenschaften abzuleiten. Im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereich 787 „Halbleiter Nanophotonik: Materialien, Modelle, Bauelemente“ wird die Potentialverteilung in innovativen Bauelementstrukturen bestimmt; denn durch Nanostrukturierung und der resultierenden Potentialverteilungen wird unter anderem die Lichtwellenlänge von Lasern eingestellt. Vollkommen neuartige Sub-Monolagen Quantenpunktstrukturen sind auch eine aktuelle und spannende Herausforderung, da diese Strukturen an der Nachweisgrenze heutiger Methoden liegen.

Eine neue Zusammenarbeit entwickelt sich mit dem Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP in Frankfurt/Oder) zur Heterointegration von Galliumnitrid in Silizium. Eine breite Anwendung findet TEM auch im Rahmen des DFG-Exzellenzcluster „UniCat Unifying Concepts in Catalysis“ zur Charakterisierung katalytischer Nanostrukturen.

Über die Zentraleinrichtung Elektronenmikroskopie (ZELMI) mit ihrer umfangreichen und vielfältigen elektronenmikroskopischen Untersuchungsmethoden existiert eine breite Service-orientierte Zusammenarbeit mit universitären sowie außeruniversitären Arbeitsgruppen und Unternehmen. Zusätzlich finden aufgrund der universitären engen Verzahnung von Forschung und Lehre neueste Erkenntnisse schnell Einzug in Vorlesungen, Übungen, Seminare, (Labor-)Praktika und Weiterbildungsangeboten.

Informationen erteilt Ihnen gern:

Prof. Dr. Michael Lehmann
TU Berlin
Institut für Optik und Atomare Physik
Fachgebiet Elektronenmikroskopie und -holographie
Tel.: 030/314-23585

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