Raster-Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) und Auger-Spektroskopie (AES)

RASTER-RÖNTGEN-PHOTOELEKTRONEN-SPEKTROSKOPIE (XPS) Die XPS-Technik ist oberflächenempfindlich und dient zur Bestimmung der Oberflächenzusammensetzung, die auf die oberste Schicht von wenigen nm beschränkt ist. Sie basiert auf dem externen photoelektrischen Effekt; die Probe wird mit Röntgenstrahlen bestrahlt, was zur Emission von Photoelektronen führt. Die kinetische Energie der ausgestoßenen Photoelektronen gibt Aufschluss über die elementare Zusammensetzung und den elektronischen Zustand der Oberflächenelemente. Deshalb ist diese Technik auch als Elektronenspektroskopie für die chemische Analyse (ESCA) bekannt. SXPS liefert folgende Informationen: - Quantitative Oberflächenanalyse: elementare Zusammensetzung, chemische Formel und elektronischer Zustand der Elemente - Sekundärelektronenbild ermöglicht die Unterscheidung heterogener Oberflächen - Winkelabhängige XPS-Messung und Tiefenprofilierung der Zusammensetzung möglich Anwendungen: - Analyse von dünnen Schichten und Beschichtungen - Natur von Grenzflächenschichten - Nachweis von Dotierstoffen und Verunreinigungen - Untersuchung von Korrosion Probeanforderungen: - Pulver/Dünnschicht (organisch/anorganisch/Polymer) - Beschaffenheit: leitend, halbleitend, isolierend AUGER-SPEKTROSKOPIE (AES) Bei der AES-Technik wird die Probe mit einem fokussierten Elektronenstrahl bestrahlt, der zum Auswurf eines Elektronen der inneren Schale führt. Die Leerstelle des ausgestoßenen Elektrons wird durch ein Elektron der äußeren Schale aufgefüllt, wobei sekundäre Röntgenstrahlung emittiert wird. Diese sekundäre Röntgenstrahlung mit einer Energie, die der Energiedifferenz zwischen zwei Orbitalen entspricht, führt zum Auswurf eines weiteren Elektronen der äußeren Schale, das als Auger-Elektron bezeichnet wird. Die kinetische Energie des Augerelektrons ist elementspezifisch und hilft bei der Bewertung der Oberflächenzusammensetzung. Der fokussierte Elektronenstrahl ermöglicht die Analyse von ultramikroskopischen Bereichen (5 nm oder weniger). AES bietet eine bessere räumliche Auflösung als XPS, da der Sondenstrahl relativ 100 Mal kleiner ist. Anwendungen: - Analyse von dünnen Schichten und Beschichtungen - Beschaffenheit von Grenzschichten (mit FIB ist es einfach, die Oberfläche und tiefere Schichten gleichzeitig zu untersuchen) - Nachweis von Dotierstoffen und Verunreinigungen - Untersuchung von Korrosion Anforderungen an die Probe: - Pulver/Dünnschicht (organisch/anorganisch/Polymer) - Beschaffenheit: leitend, halbleitend, isolierend