Schäffer, StephanStephanSchäffer2025-10-022025-10-022025https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/7018Terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy (THz-s-SNOM) ermöglicht THz-Nanobildgebung mit einer Ortsauflösung hinunter bis zu 20nm. Allerdings schränken die bislang verwendeten THz-Systeme die wissenschaftliche Anwendbarkeit der Technik immer noch stark ein. Diese Arbeit demonstriert einen einfachen Zugang zur schnellen und empfindlichen amplituden- und phasenaufgelösten Terahertz-Nanobildgebung mit einem vollelektronischen THz-System mit heterodyner Detektion bei einer Frequenz von 600GHz Im Gegensatz zu komplementären ultraschnellen THz-nanospektroskopischen Methoden und alternativen cw-Methoden, ermöglicht diese Methode die schnellste amplituden- und phasenaufgelöste Bildgebung und erreicht eine Leistungsfähigkeit, welche den wissenschaftlichen Anforderungen genügt. Damit eignet sich das System insbesondere zur Untersuchung einer Vielzahl an resonanten elektronischen Anregungen, zur chemischen Bildgebung und zur Bildgebung von THz-(Plasmon)-Polaritonen, elektromagnetischen Oberflächenwellen an leitfähigen Grenzflächen, wie in dieser Arbeit demonstriert wird. Der erste Teil der Arbeit zeigt die Realisierung und Charakterisierung eines vollelektronischen THz-s-SNOMs auf Basis eines kommerziellen Rasterkraftmikroskops (AFM) für den Betrieb in Luft bei Raumtemperatur. Insbesondere werden wesentliche Systemanforderungen an AFM, Optik, Mikrowellengeneratoren sowie das THz-System selbst identifiziert und die hervorragende Leistungsfähigkeit des THz-s-SNOMs offenbart. Der zweite Teil der Arbeit zeigt die praktische Anwendung des Systems zur kontaktlosen nanoskopischen Untersuchung des elektrischen Ladungstransports in technologisch relevanten Halbleitern wie dotiertem Silizium, erstmals in Blei-Halogenid Perowskit-Dünnfilmen sowie in exfoliertem Graphen als 2D-Material. Die hohe Systemempfindlichkeit wird eindrucksvoll an Graphen demonstriert, bei welchem erstmals weit ausgedehnte Interferenzmuster von überdämpften ultralangwelligen 600GHz Plasmon-Polaritonen beobachtet werden können.Terahertz scattering-type scanning near-field optical microscopy (THz-s-SNOM) enables THz nano-imaging with a spatial resolution down to 20nm. However, the THz systems used to date still severely limit the scientific applicability of the technique. This work demonstrates a simple approach to fast and sensitive amplitude- and phase-resolved terahertz nanoscale imaging using an all-electronic THz system with heterodyne detection at a frequency of 600GHz. In contrast to complementary ultrafast THz nanospectroscopic methods and alternative cw methods, this method enables the fastest amplitude- and phase-resolved imaging and achieves sensitivities that meet scientific requirements. This makes the system particularly suitable for the investigation of a wide range of resonant electronic excitations, chemical imaging, and imaging of THz (plasmon) polaritons, surface electromagnetic waves at conductive interfaces, as demonstrated in this work. The first part of the work shows the realisation and characterisation of an all-electronic THz-s SNOM based on a commercial atomic force microscope (AFM) for operation in air at room temperature. Crucial requirements on the AFM system, optical components, microwave synthesizer and the THz system itself are identified and the exceptional performance of the THz-s-SNOM is revealed. The second part of the work demonstrates the practical application of the system to investigate contact free the nanoscale electrical charge transport in technologically relevant semiconductors such as doped silicon, lead-halide perovskite thin films for the first time, and exfoliated graphene as a 2D material. The high sensitivity of the THz-s SNOM is impressively demonstrated on exfoliated graphene, in which, for the first time, long-range interference patterns of overdamped ultra-long wavelengths 600GHz plasmon polaritons can be observed.deAttribution 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/621.3 Elektrotechnik, ElektronikTHz-NanoskopieTHz nanoscopyDoctoral ThesisPeter Haring Bolívarurn:nbn:de:hbz:467-70188