TY - JOUR A1 - Stockmann, Jörg M. A1 - Hertwig, Andreas A1 - Beck, Uwe T1 - Visualization of low-contrast surface modifications: Thin films, printed pattern, laser-induced changes, imperfections, impurities, and degradation JF - Applied Surface Science N2 - Visualization of surface modifications may be very challenging for coating/substrate systems of either almost identical optical constants, e.g. transparent films on substrates of the same material, or minor film thickness, substance quantity and affected area, e.g. ultra-thin or island films. Methods for visualization are optical microscopy (OM), imaging ellipsometry (IE), and referenced spectroscopic ellipsometry (RSE). Imaging ellipsometry operates at oblique incidence near Brewster angle of the bare, clean or unmodified substrate. In this configuration, reflected intensities are rather weak. However, the contrast to add-on and sub-off features may be superior. Referenced spectroscopic ellipsometry operates in a two-sample configuration but with much higher intensities. In many cases, both ellipsometric techniques reveal and visualize thin films, printed-pattern, laser-induced changes, and impurities better than optical microscopy. In particular for stratified homogeneous modifications, ellipsometric techniques give access to modelling and hence thickness determination. Modifications under investigation are polymer foil residue on silicon, laser-induced changes of ta-C:H coatings on 100Cr6 steel, imperfections of ta-C:H on thermal silicon oxide, degradation of glass, thin film tin oxide pattern on silicon, printed and dried pattern of liquids such as deionized water, cleaning agents, and dissolved silicone. © 2016 Elsevier B.V. All rights reserved. T2 - International Conference on Spectroscopic Ellipsometry (ICSE-7) CY - Berlin, Germany DA - 06.06.2016 KW - Optical microscopy (OM) KW - Imaging ellipsometry (IE) KW - Referenced spectroscopic ellipsometry (RSE) KW - Thin films KW - Impurities KW - Degradation PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.10.145 SN - 0196-4332 VL - 2017 IS - 421 SP - 807 EP - 812 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-42136 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Griepentrog, Michael A1 - Hertwig, Andreas A1 - Hielscher, Stefan A1 - Weise, Matthias T1 - Auf dem Weg zu Industrie 4.0: Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets in der Oberflächentechnik N2 - Vorgestellt wurde die Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets für sehr unterschiedliche physikalische Größen, die in der Oberflächentechnik von hoher Relevanz sind: Stufenhöhe h, Schichtdicke d, Eindringhärte HIT und Haftfestigkeit. Die Unterschiede betreffen die Art der Prüfmethodik (optisch zerstörungsfrei vs. mechanisch invasiv/zer-störend), die laterale Größe des Integrationsgebietes der Messung (lokal:nano bis sub-mikro vs. global: mikro bis makro) und die Art der Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets (physikalische Größen: direkt rückführbar; Werkstoffkenngröße: genormt; Systemkenngröße: genormt). Im Rahmen von Industrie 4.0 werden ausgehend der geforderten Spezifikation des beschichteten Produkts (Mittelwert mit Vertrauensbereich oder Mindestwert) durchgehende Toleranzbänder zur Oberflächenmodifizierung/Beschichtung des Substrats, einhergehend mit Prozessfenstern, die diese Toleranzbänder garantieren, erforderlich, die zuverlässig erfasst werden müssen. Die Frage der anzuwendenden Mess- und Prüftechnik und die damit notwendige Betrachtung von Messunsicherheitsbudgets ist für die Digitalisierung von Konditionierungs-, Zustands-, Regel- und Steuergrößen unverzichtbar. Mit Blick auf die Einhaltung von Prozessfenstern und die dafür notwendige Prozessführung wird technologisches Kern-Know-how digitalisiert, das es unbedingt zu schützen gilt. Nur lokale Netze können diese Sicherheit garantieren, in globalen Netzen ist die Datensicherheit bestenfalls maximierbar. T2 - 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik CY - Zeulenroda, Germany DA - 12.03.2019 KW - Oberflächentechnik KW - Messunsicherheit KW - Messtechnik KW - Prüftechnik KW - Haftfestigkeit PY - 2019 AN - OPUS4-47612 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Griepentrog, Michael A1 - Hertwig, Andreas A1 - Hielscher, Stefan A1 - Weise, Matthias T1 - Auf dem Weg zu Industrie 4.0: Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets in der Oberflächentechnik T2 - Tagungsband 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik N2 - Vorgestellt wurde die Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets für sehr unterschiedliche physikalische Größen, die in der Oberflächentechnik von hoher Relevanz sind: Stufenhöhe h, Schichtdicke d, Eindringhärte HIT und Haftfestigkeit. Die Unterschiede betreffen die Art der Prüfmethodik (optisch zerstörungsfrei vs. mechanisch invasiv/zerstörend), die laterale Größe des Integrationsgebietes der Messung (lokal: nano bis sub-mikro vs. global: mikro bis makro) und die Art der Bestimmung von Messunsicherheitsbudgets (physikalische Größen: direkt rückführbar; Werkstoffkenngröße: genormt; Systemkenngröße: genormt). Im Rahmen von Industrie 4.0 werden ausgehend der geforderten Spezifikation des beschichteten Produkts (Mittelwert mit Vertrauensbereich oder Mindestwert) durchgehende Toleranzbänder zur Oberflächenmodifizierung/Beschichtung des Substrats, einhergehend mit Prozessfenstern, die diese Toleranzbänder garantieren, erforderlich, die zuverlässig erfasst werden müssen. Die Frage der anzuwendenden Mess- und Prüftechnik und die damit notwendige Betrachtung von Messunsicherheitsbudgets ist für die Digitalisierung von Konditionierungs-, Zustands-, Regel- und Steuergrößen unverzichtbar. Mit Blick auf die Einhaltung von Prozessfenstern und die dafür notwendige Prozessführung wird technologisches Kern-Know-how digitalisiert, das es unbedingt zu schützen gilt. Nur lokale Netze können diese Sicherheit garantieren, in globalen Netzen ist die Datensicherheit bestenfalls maximierbar T2 - 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik CY - Zeulenroda, Germany DA - 12.03.2019 KW - Oberflächentechnik KW - Messunsicherheit KW - Messtechnik KW - Prüftechnik KW - Haftfestigkeit PY - 2019 SN - 978-3-00-058187-8 VL - 2019 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-47670 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fischer, Daniel A1 - Beck, Uwe T1 - Visualisierung von mikro- und nanoskalierten Oberflächenstrukturen mittels abbildender Ellipsometrie T2 - Tagungsband, 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik N2 - In den letzten Jahren hat die Einbindung der abbildenden Ellipsometrie in die Gruppe der optischen Verfahren zur Oberflächencharakterisierung ein enormes Potential bei der Analyse von topologischen Strukturänderungen gezeigt. Der dabei abgebildete Kon-trast wurde typischerweise auf Änderungen im Brechungsindex, Absorptionseffekte oder Schichtdickenänderungen zurückgeführt. In späteren Studien wurde festgestellt, dass auch andere Faktoren, wie etwa die Krümmung der Oberfläche oder Kanten von Struktu-ren einen signifikanten Einfluss auf die Messung der ellipsometrischen Paramater haben. Um diese Effekte aus der ellipsometrischen Messung extrahieren zu können, wird auf die Analyse der Müller-Matrix zurückgegriffen. In dem hier vorliegenden Beitrag wird gezeigt, wie die Müller-Matrix-Imaging Ellipsomet-rie (MM-IE) zur Charakterisierung von Oberflächenstrukturen verwendet werden kann. Dazu werden mikro- und nanoskaliert gekrümmte Oberflächen zunächst mit verschiede-nen Referenzmethoden, wie Rasterelektronenmikroskopie (SEM), Lichtmikroskopie (OM), Weißlichtinterferenzmikroskopie (WLIM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) vali-diert erfasst. Der anschließende Vergleich mit den Ergebnissen der Müller-Matrix-Ima-ging-Ellipsometrie ermöglicht eine Korrelation der zugrunde liegenden Strukturphäno-mene mit den ellipsometrischen Daten. In diesem Artikel wird das Prinzip an drei industriell relevanten Strukturgruppen demonstriert: Sub-Mikropartikel, Mikropartikel und sub-mikroskalierte Vertiefungen. T2 - 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik CY - Zeulenroda, Germany DA - 12.03.2019 KW - Ellipsometrie KW - Nanoskaliert KW - Mikroskaliert KW - Oberflächengeometrie KW - Brechungsindex KW - Müller-Matrix-Ellipsometrie PY - 2019 SN - 978-3-00-062102-4 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-47646 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lange, Thorid A1 - Hidde, Gundula A1 - Beck, Uwe A1 - Naumann, F. A1 - Kärkkänen, I. A1 - Gargouri, H. T1 - Nanoskalige Haftvermittler zur Erhöhung der Haft- bzw. Klebfestigkeit unter Verwendung von ALD-Hybridprozessen T2 - 14. ThGOT ThementageTagungsband Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik N2 - Ziel des Projektes HARFE (Haftfestigkeit Reproduzierbarkeit Festigkeit) war es, eine Er-höhung der Haft- bzw. Klebfestigkeit auf Niedrigenergie-Polymeren (PE, PP, PTFE) zu erreichen. SENTECH realisierte dazu plasmachemische Oberflächenaktivierungen mit O2 und die Abscheidung von Aluminiumoxidschichten (Al2O3) mittels Atomic Layer Deposition (ALD), wobei die Ellipsometrie zum in-situ Monitoring der ALD-Prozesse diente. Die BAM charakterisierte die modifizierten Oberflächen bezüglich der Oberflächenenergie (OFE) und bestimmte die Verbund- bzw. Klebfestigkeit mittels der Zentrifugentechnologie T2 - 14. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 6. Kolloquium Dünne Schichten in der Optik CY - Zeulenroda, Germany DA - 12.03.2019 KW - Haftvermittler KW - ALD-Hybridprozesse KW - Klebfestigkeit KW - Atomic Layer Deposition KW - Al2O3-Schichten KW - Oberflächenenergie PY - 2019 SN - 978-3-00-062102-4 SP - 1 EP - 2 CY - Zeulenroda, Germany AN - OPUS4-47656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Hielscher-Hofinger, Stefan A1 - Lange, Thorid A1 - Weise, Matthias A1 - Lerche, D. A1 - Rietz, U. T1 - CAT-Technologie zur Bestimmung der Haftfestigkeit Dünner Schichten N2 - Der Vortrag widmet sich der „CAT-TECHNOLOGIE ZUR BESTIMMUNG DER HAFTFESTIGKEIT DÜNNER SCHICHTEN“ und beschreibt die Punkte „Motivation –CAT-Technologie“ (CAT: Centrifugal Adhesion Testing) und die „Haftfestigkeit von Schichten“, (Ag-Schichten auf N-BK7 Glas, Cr- und Al-Schichten auf Borofloat 33 Glas, Au-Schichten auf N-BK7 Glas und SiO2-Schichten auf CR39 Polymer) im Einzelnen. T2 - EFDS, Workshop: Haft- und Antihaftschichten CY - Dresden, Germany DA - 31.01.2019 KW - CAT-Technologie KW - Centrifugal Adhesion Testing KW - Dünne Schichten KW - Haftfestigkeit PY - 2019 AN - OPUS4-47489 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Hielscher-Hofinger, Stefan A1 - Lange, Thorid A1 - Hidde, Gundula A1 - Lerche, D. A1 - Rietz, U. T1 - CAT-Technologie zur Bestimmung der Klebfestigkeit N2 - Der Vortrag widmet sich der „ CAT-TECHNOLOGIE ZUR BESTIMMUNG DER KLEBFESTIGKEIT“ und beschreibt die Punkte „Motivation –CAT-Technologie (Centrifugal Adhesion Testing), Klebfestigkeit ( Materialscreening verschiedener Werkstoffklassen, Klebstoffscreening fürV2A gegenV2A als Referenz, Klebstoffscreening für Niedrigenergie-Polymere und Oberfächenmodifizierung von Niedrigenergie-Polymeren) und Verbundfestigkeit (“Stirnabzug vs. Zug-Scher-Prüfung an CFK) im Einzelnen. T2 - 17. Praxisseminar KLEBEN CY - IWF Jena, Germany DA - 30.01.2019 KW - CAT-Technologie KW - Klebfestigkeit KW - Verbundfestigkeit KW - Niedrigenergie-Polymeren PY - 2019 AN - OPUS4-47466 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Mitzkus, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Basedau, Frank A1 - Hofman, Detlef A1 - Beck, Uwe T1 - Fiber Bragg Gratings for In-Situ Stress Monitoring of Electrochemical Deposition JF - Journal of The Electrochemical Society N2 - The in-situ monitoring of electrochemical deposition (ECD) processes is still a challenge regarding the measurement of the effective temperature of the substrate and the formation of mechanical stress in the layer under given plating conditions. Monitoring problems can be solved by applying a pre-coated fiber Bragg grating (FBG) to the electrolytic process as the shift of the Bragg wavelength is affected by both the temperature of the electrolyte near the substrate and the stress formation in the growing layer. The experimental FBG set-up and the quantitative determination of temperature- and stress-related strain is described for a nickel-iron electrolyte. KW - Fiber Bragg grating (FBG) KW - Electrochemical deposition (ECD) KW - Optical fibers PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1149/2.0111906jes SN - 0013-4651 VL - 166 IS - 6 SP - B312 EP - B315 PB - Electrochemical Society CY - Pennington, NJ AN - OPUS4-47738 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schartel, Bernhard A1 - Beck, Uwe A1 - Bahr, Horst A1 - Hertwig, Andreas A1 - Knoll, Uta A1 - Weise, Matthias T1 - Sub-micrometre coatings as an infrared mirror: a new route to flame retardancy JF - Fire and materials N2 - Most of the polymeric materials used are easy to ignite and show extensive flame spread along their surfaces. Apart from extensive heat release rates, their short time to ignition (tig), in particular, is a key fire hazard. Preventing ignition eliminates fire hazards completely. Protection layers that shift tig by more than an order of magnitude are powerful flame retardancy approaches presenting an alternative to the usual flame retardancy concepts. Coatings are proposed that consist of a three-layer system to ensure adhesion to the substrate, acting as an infrared (IR) mirror and protecting against oxidation. The IR-mirror layer stack is realised by physical vapour deposition in the sub-micrometre (<1 µm) range, reducing heat absorption by up to an order of magnitude. Not only is the ease of ignition diminished (tig is increased by several minutes), the flame spread and fire growth indices are also remarkably reduced to as little as 1/10 of the values of the uncoated polymers open for further optimization. Sub-micrometre thin IR-mirror coatings yielding surface absorptivity <0.1 are proposed as a novel and innovative flame retardancy approach. KW - Coating KW - Fire protection KW - Physical vapour deposition (PVD) KW - IR mirror KW - Ignition PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/fam.1122 SN - 0308-0501 SN - 1099-1018 VL - 36 IS - 8 SP - 671 EP - 677 PB - Heyden CY - London AN - OPUS4-27210 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Juds, Carmen A1 - Schmidt, J. A1 - Weller, Michael G. A1 - Lange, Thorid A1 - Beck, Uwe A1 - Conrad, T. A1 - Boerner, H. G. T1 - Combining phage display and next-generation sequencing for materials sciences: A case study on probing polypropylene surfaces JF - Journal of the American Chemical Society N2 - Phage display biopanning with Illumina next-generation sequencing (NGS) is applied to reveal insights into peptide-based adhesion domains for polypropylene (PP). One biopanning round followed by NGS selects robust PP-binding peptides that are not evident by Sanger sequencing. NGS provides a significant statistical base that enables motif analysis, statistics on positional residue depletion/enrichment, and data analysis to suppress false-positive sequences from amplification bias. The selected sequences are employed as water-based primers for PP-metal adhesion to condition PP surfaces and increase adhesive strength by 100% relative to nonprimed PP. KW - Polymers KW - Polypropylene KW - Glue KW - Plastics KW - Surface Activation KW - Primer KW - Peptide Library KW - Epoxy KW - Solid-binding Peptides KW - Functionalization KW - Polymer-binding Peptides KW - Adhesion KW - Material-binding Peptides KW - Adhesives PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1021/jacs.0c03482 SN - 0002-7863 SN - 1520-5126 VL - 142 IS - 24 SP - 10624 EP - 10628 PB - ACS CY - Washington, DC, USA AN - OPUS4-51123 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -