Dünne Schichten und Schichtsysteme

Dünne Schichten und Schichtsysteme

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Obwohl die EDX-Analyse als oberflächenrelevantes Verfahren gilt, muss stets bedacht werden, dass eigentlich auf Grund der physikalischen Gegebenheiten immer eine Volumenanalyse durchgeführt wird, bei der das Maximum der stattfindenden Wechselwirkungsprozesse unterhalb der Oberfläche stattfindet (in Abhängigkeit von der verwendeten Beschleunigungsspannung bis zu mehreren µm).

Deshalb stammt bei dünnen Schichten ein Großteil der Röntgenquanten aus dem Basismaterial und es tritt eine dementsprechende Verfälschung der Messergebnisse auf. Durch die Veränderung der Anregungsbedingungen bzw. der verwendeten Auswerteprogramme kann eine Optimierung der Genauigkeit der Messergebnisse erfolgen. Die optimalen Bedingungen müssen mit Hilfe einer Probe mit bekannter Zusammensetzung gegebenenfalls experimentell gefunden werden.

Bei der Verwendung von Standard-EDX-Programmen kann man den auftretenden Fehler durch folgende Maßnahmen minimieren:

  • Verringerung der Beschleunigungsspannung des REM’s (Anregungsspannung für die Spektrenaufnahme), um die Eindringtiefe des Elektronenstrahls zu verringern. Eventuell müssen dabei dann für die quantitative Analyse die Röntgenpeaks mit niedrigerer Energie verwendet werden
  • Kippung der Probe, um im streifenden Einfall das Anregungsvolumen mehr innerhalb der Schicht zu haben

Bei der Verwendung von Spezialprogrammen zur Spektrenauswertung (z.B. Thinfilm von Oxford Instruments) kann für Ein- oder Mehrfachschichten bei bekannter Dichte und Dicke der Schichten die Konzentration der enthaltenen Elemente berechnet werden, oder bei bekannter Konzentration und Dichte die Schichtdicke.