Spektroskopisches Mikroellipsometer ermöglicht Dickenmessungen von 2D-Materialien auf atomarer Ebene

Zweidimensionale (2D) Materialflocken bestehen aus einzelnen bis wenigen Atomschichten und verleihen ihnen außergewöhnliche Quanteneigenschaften, die in alltäglichen Materialien nicht beobachtet werden. Daher bergen diese Materialien ein enormes Potenzial sowohl für industrielle Anwendungen als auch für die fortgeschrittene Forschung.

Traditionell ist die Ellipsometrie eine weit verbreitete optische Technik zur nichtinvasiven Messung von Dünnschichtdicken. Kommerzielle Ellipsometer stoßen jedoch bei der Messung von Flächen kleiner als 50–60 Mikrometer auf Einschränkungen, während 2D-Flocken oft nur laterale Abmessungen von wenigen Mikrometern haben.

Um diese große Herausforderung anzugehen, haben Prof. Ronen Rapaport und Ralfy Kenaz von der Hebräischen Universität ein System und eine Methode für ein mikroskopintegriertes Ellipsometer entwickelt und patentiert, nämlich das Spectroscopic Micro-Ellipsometer (SME).

Dieses hochmoderne Instrument ermöglicht schnelle und atomar präzise Messungen von Dünnschichtdicken in extrem kleinen Bereichen bis zu einer Breite von nur 2 Mikrometern innerhalb weniger Sekunden. Die außergewöhnliche Leistung des Instruments wurde bereits in einer separaten Veröffentlichung bestätigt, was seine Glaubwürdigkeit und Zuverlässigkeit untermauert.

In einer aktuellen Veröffentlichung in der Zeitschrift ACS Nano, Die Forscher der Hebräischen Universität nutzten dieses innovative Mikroellipsometer, um das moderne wissenschaftliche Rätsel der Messung und Kartierung der Dicke atomar dünner 2D-Materialflocken zu lösen. Die Ergebnisse belegen eindeutig die Fähigkeit des Mikroellipsometers, die Dicke verschiedener 2D-Materialflocken erfolgreich zu messen und abzubilden und so die Anzahl ihrer Atomschichten zu bestimmen.

Die Auswirkungen dieser Forschung erstrecken sich auf eine Vielzahl von Branchen und Forschungsfeldern, die sich mit Mikrostrukturen befassen, und ebnen den Weg für hochpräzise optische Untersuchungen von Mikrostrukturen, was Türen für Fortschritte in der Technologie und wissenschaftlichen Forschung öffnet. Durch die Einführung der Anwendung der bewährten und hochempfindlichen Ellipsometrietechnik auf Mikrostrukturen präsentiert diese Forschung ein neuartiges und unschätzbares System für Forscher und Industrie gleichermaßen.

Das spektroskopische Mikroellipsometer kann in der Dünnschichtindustrie zur Qualitätskontrolle von Wafern, zur Charakterisierung von 2D-Geräten und nanoskaligen Metamaterialien sowie zur Untersuchung der Kristallstruktur von Nanopartikeln eingesetzt werden, neben vielen anderen möglichen Anwendungen.