Uni Fakultäten Fk. V Physik EHF EPkoS Raster-Thermosensor

Charakterisierung eines Temperatursensors im Ultrahochvakuum (UHV)

Ansprechpartner: Andreas Knübel und Dr. Achim Kittel

Ziel dieser Diplomarbeit ist die Charakterisierung eines mikroskopischen Temperatursensors, welcher, eingebaut in ein variable temperature scanning tunneling microscope (VT-STM), Bestandteil eines Rasterthermomikroskops (SThM) ist. Mit diesem speziell von uns entwickelten Temperatursensor sind wir in der Lage, Temperaturen mit hoher örtlicher Auflösung an elektrisch leitendenden Oberflächen zu messen.

Hintergrund ist die Untersuchung des Nahfeld-Wärmestromes im UHV zwischen zwei Körpern unterschiedlicher Temperatur. Hat man im Fernfeld noch eine Energiedichte gemäß des Stefan- Boltzmann-Gesetzes, so steigt diese bei Abständen, die kleiner sind als die dominante Wellenlänge des Planck’schen Strahlungsgesetzes, stark an. Verantwortlich für diesen Anstieg sind evaneszente Moden, deren Intensität nach Austritt aus dem strahlenden Körper exponentiell abfallen.

Zwei dieses Phänomen beschreibende Theorien von Polder/van Hove und Xu/Dransfeld wurden bereits 1971 bzw. 1988 veröffentlicht, nur konnten diese durch entsprechende Messungen nicht bestätigt werden. Theoretiker der Universität Oldenburg (Theorie der kondensierten Materie) haben nun dieses Problem wieder aufgegriffen und einen neuen Ansatz zur Beschreibung der Abstandsabhängigkeit des Wärmestromes gemacht.

Zur Charakterisierung des Temperatursensors gehört die Bestimmung des Wärmewiderstandes des Temperatursensors. Erst der Wärmewiderstand des Sensors macht einen Vergleich zwischen theoretisch vorhergesagten Wärmeströmen und gemessenen Temperaturen möglich. Der aktuell hergestellte Aufbau ist genügend klein, um auf einem STM-Probenhalter Platz zu finden, sodass eine Kalibrierung eines Temperatursensors unter realen Messbedingungen (im UHV) stattfinden kann.