Beschreibung
In der vorliegenden Arbeit wird über die Ergebnisse des Aufbaus eines 3D-Nahfeld- Rastermikroskops für den Mikrowellen- und Terahertz-Bereich mit Josephson- Kontakten aus dem Hochtemperatur-Supraleiter YBa2Cu3O7 als Detektoren berichtet. Die Josephson-Kontakte sind dabei auf der Spitze eines Cantilevers integriert. Es werden die wichtigsten verwandten Verfahren der Raster- und Nahfeld- Rastermikroskopie vorgestellt, um Unterschiede zur Nahfeld-Rastermikroskopie mit Josephson-Kontakten aufzuzeigen. In einem weiteren Abschnitt wird ein Überblick über die Eigenschaften von supraleitenden Josephson-Kontakten als Detektoren, insbesondere für Mikrowellen- und Terahertz-Strahlung, aber auch für Temperatur und Magnetfeld gegeben. Zusätzlich wird im Detail auf die Rekonstruktion der Leistungsverteilung aus den gemessenen Strom-Spannungs-Kennlinien der Josephson- Kontakte eingegangen. Anschließend wird ein kurzer Überblick über Aufbau und Möglichkeiten des realisierten Messsystems sowie Herstellung und Eigenschaften der verwendeten Josephson-Cantilever gegeben. Schließlich werden die ersten Messergebnisse mit induktiven Schleifen und Josephson-Kontakten als Sensoren vorgestellt. Letztere wurden einerseits im Frequenzbereich von 2–20 GHz eingesetzt, wobei Bilder der supraleitenden Chips und Antennen aufgenommen wurden. Andererseits wurden Untersuchungen an Oszillator- Chips der Firma Infineon mit Frequenzen von 80,5 bzw. 98,4 GHz durchgeführt, wobei Messungen der Strahlungsverteilung über den Chips aufgenommen wurden. In weiteren Messungen wurden stehende Wellen über einer an den Oszillator-Chip angekoppelten Mikrostreifenleitung nachgewiesen, wodurch die Bestimmung der effektiven Dielektrizitätskonstante des Platinenmaterials unter der Mikrostreifenleitung bei den verwendeten Frequenzen möglich wurde. Nach einer kurzen Diskussion der Ergebnisse endet die Arbeit mit einem Ausblick auf mögliche zukünftige Entwicklungen der Methode der 3D-Nahfeld-Rastermikroskopie mit Josephson-Cantilevern für Frequenzen im Mikrowellen- und Terahertz-Bereich.