46
Kapitel 3. Experimentelle Methoden und Aufbauten
dem Lötkolben herstellen zu können müssen die Kontaktflächen eine minimale Größe
von 0.3 x 0.3 mm haben. Für lithographische Strukturierungen in dieser Größenord-
nung standen keine geeigneten Masken zur Verfügung, weshalb im Rahmen dieser
Arbeit eine Alternative Methode zur Strukturierung von Messgeometrien entwickelt
wurde, welche einen grossen und effizienten Probendurchsatz gewährleistet. Held et
al. [78] zeigten, dass ein 2DEG bis zu 50 nm unter der Oberfläche erfolgreich ver-
armt werden konnte durch die Oxidation der darüber liegenden Oberfläche mit Hilfe
einer unter Gleichspannung stehenden AFM
9
-Spitze. Die kontrollierte Zerstörung
der Oberfläche eines 2DEGs in III/V Systemen verändert hierbei die energetische
Position des Fermi Niveaus in der Bandlücke, so dass das 2DEG verarmt wird. Diese
Technik der AFM- Lithographie ermöglicht die Mesa- Strukturierung im sub- µm
Bereich und muss unter kontrollierbaren Umgebungsbedingungen durchgeführt wer-
den. Wir nutzen zur Strukturierung der Mesa den Effekt der Verschiebung des Fermi
9g
x
y
sample
diamond tip
step
motors for x, y and
z
step motors for x,
y and rotation
9g
x
y
sample
diamond tip
z
step motors for x, y and rotation
z
j
Abbildung 3.6: Computer gesteuerter Ritzer zur Strukturierung von Hallbars (links).
Zum Verfahren und Drehen des Ritztisches sowie zum Heben und Senken des Ritzarmes
dienen Schrittmotoren mit einer Genauigkeit von 1 µm. Rechts ist ein Ausschnitt einer
Probe mit geritztem Hallbar und bereits aufgebrachtem Lötkontakt zu sehen.
Niveaus durch gezielte Zerstörung der Oberfläche durch Ritzen des Hallbar- Musters
mit einer Diamantnadel in die Oberfläche. Mit Hilfe eines Computer gesteuerten X-,
Y- und Z- Schreibers (Abbildung 3.6) gelang es reproduzierbare Hallbar- Strukturen
wie in Abbildung 3.5 skizziert herzustellen. Hierfür wurden die zu strukturierenden
Probenstücke mit Wachs auf einen Objektträger aus Glas befestigt, welcher über
eine Ansaugvorrichtung auf dem Ritztisch montiert werden konnte. Das dazu nötige
Vakuum wird durch eine Membranpumpe erzeugt. Der Abstand (z- Richtung) und
die Position (x-, y- Richtung) der am Arm des Ritzers eingespannten Nadel mit Dia-
mantspitze kann über ein integriertes Mikroskop justiert werden. Mit Gewichten von
5 g - 30 g, die zusätzlich auf den Arm des Ritzers gelegt werden können, wird der An-
pressdruck der Nadel auf die Probenoberfläche eingestellt. Dieser ist für Proben mit
zuvor bedampftem Metall- Gates größer als für Proben ohne Gate. Das auf einem
nebenstehenden Computer installierte Steuerprogramm des Ritzers kann beliebige
Linienmuster durch Heben und Senken des Ritzarmes schreiben. Dem Programm
9
engl. Atomic Force Microscope, Rasterkraftmikroskop