Elektronenmikroskop zeigt einzelne Sauerstoffatome

Physiker des Forschungszentrums Jülich haben mit Hilfe eines speziellen Elektronenmikroskops einzelne Sauerstoffatome in bestimmten keramischen Materialien sichtbar gemacht. In normalen Transmissions-Elektronenmikroskopen (TEMs) entstehen bei sehr starken Vergrößerungen starke Unschärfen, da die Elektronen an den Rändern der magnetischen Linsen zu stark abgelenkt werden. Dieses Problem, das auch beim Lichtmikroskop auftritt, nennt man sphärische Aberration. Im Jülicher Prototyp korrigiert ein speziell geformtes magnetisches Linsensystem diesen Abbildungsfehler.

Die neue Korrekturtechnik, die die Jülicher Wissenschaftler zusammen mit Kollegen vom European Molecular Biology Laboratory (EMBL) in Heidelberg und der Technischen Universität Darmstadt entwickelten, erlaubt nicht nur Einzelatome sichtbar zu machen, sondern den Sauerstoffgehalt der Keramik-Proben auf atomarer Ebene auszuzählen. Mit einem ähnlichen Verfahren gelang es Mitte vorigen Jahres IBM-Entwicklern in Zusammenarbeit mit dem auf Elektronenoptik spezialisierten US-Unternehmen Nion in Halbleitern eingefügte Fremdatome (Dotierung) sichtbar zu machen.

Die mit dem so genannten aberrationskorrigierten TEM untersuchte Klasse von Keramiken – den Perowskiten – spielen eine große Rolle bei der Halbleiter-Entwicklung, eignen sich aber auch als Basismaterial für Hochtemperatursupraleiter. Hier werden sie in dünnen Schichten von nur einigen hundert Atomlagen eingesetzt. Mit dem neuen Elektronenmikroskop lässt sich der für die elektrischen Eigenschaften des Materials wichtige Gehalt an Sauerstoff erstmals genau überprüfen. (rop)