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Organisationseinheit der BAM
The certified reference material BAM-L200, a nanoscale stripe pattern for length calibration and specification of lateral resolution, is described. BAM-L200 is prepared from a cross-sectioned epitaxially grown layer stack of AlxGa1-xAs and InxGa1 xAs on a GaAs substrate. The surface of BAM-L200 provides a flat pattern with stripe widths ranging down to 1 nm. Calibration distances, grating periods and stripe widths have been certified by TEM with traceability to the length unit. The combination of gratings, isolated narrow stripes and sharp edges of wide stripes offers a plenty of options for the determination of lateral resolution, sharpness and calibration of length scale at selected settings of imaging surface analytical instruments. The feasibility of the reference material for an analysis of the lateral resolution is demonstrated in detail by evaluation of ToF-SIMS, AES and EDX images. Other applications developed in the community are summarized, too. BAM-L200 fully supports the implementation of the revised International Standard ISO 18516 (in preparation) which is based on knowledge outlined in the Technical Report ISO/TR 19319:2013.
Die Akkreditierung für Prüfverfahren in der Oberflächenanalytik wird gemeinhin als sehr schwierig angesehen. Durch das unlängst eingeführte flexible Konzept der Akkreditierung, auch Prüfartenakkreditierung genannt, eröffnen sich nunmehr neue Möglichkeiten. Aus dem Bereich des Normenwesens in der Oberflächenanalytik erhalten die Prüflaboratorien zusätzliche Unterstützung. Die Validierung von ESCA-Prüfverfahren und ein wohldokumentiertes Prüfmittelmanagement sind weitere Bausteine auf dem Weg zur erfolgreichen Akkreditierung. Oberflächenanalyseverfahren sind akkreditierfähig.
Es wird gezeigt, dass mit einer Kombination der Oberflächenanalyseverfahren ESCA, ToF- SIMS und XAS eine erfolgreiche chemische Charakterisierung von Plasmapolymerfilmen erreicht werden kann. Es werden Elemente und Bindungstypen identifiziert und (semi-)quantitativ bestimmt. Eine Korrelation zwischen Abscheidebedingungen und chemischen Eigenschaften der Plasmapolymerschichten kann hergestellt werden; eine kontrollierte Abscheidung wird damit möglich. Alterungsprozesse, die als Folge einer Atmosphärenexposition auftreten, können beobachtet werden. Die direkte Verbindung der Analysetechniken mit einem Plasmareaktor ermöglicht es, die Alterungsphänomene der Schichten systematisch mit Bezug auf eine frisch abgeschiedene und keinerlei Atomsphäre ausgesetzte Plasmapolymerschicht zu studieren.
Die Verfahrensweise wird exemplarisch am Beispiel von Ethylen-, Allylamin- und Allylalkohol-Plasmapolymerschichten demonstriert.
A survey is given on how a combination of modern methods of surface analysis with appropriate data evaluation procedures can be used to provide a thorough chemical characterization of plasma polymerized organic films often called plasma polymers. Technologically relevant parameters can be monitored versus variation of plasma process parameters and during ageing of the films on air. The level of development of analytical approaches reached during the last ten years opens many options which are useful to be applied in plasma process development, optimization and control. However, in a number of important cases further development of analytical methods is required. Another future challenge is to develop standards with metrological underpinning to reach comparability of measurements in the community.
Translated Abstract
Chemische Oberflächencharakterisierung von Plasmapolymerschichten: Was leisten die Messverfahren heute?
Es wird ein Überblick gegeben, wie mit dem kombinierten Einsatz moderner Methoden der Oberflächenanalytik und fortgeschrittener Datenreduktionsverfahren eine umfassende chemische Charakterisierung von plasmachemisch abgeschiedenen organischen Schichten, oft als Plasmapolymere bezeichnet, erreicht werden kann. Die chemischen Eigenschaften sind bestimmend für wichtige technologische Parameter der Schichten und können sowohl durch Plasmaprozessparameter als auch von der Liegezeit bestimmt werden. Eine Standardisierung von Prozeduren der Oberflächenanalytik zur Charakterisierung von Plasmapolymeren und ihre metrologische Begründung sind Schwerpunkte in der weiteren Entwicklung.
Magnetic iron oxide nanoparticle clusters (mnpc) coated with organic stabilizers were investigated using scanning transmission x-ray microscopy (STXM). Simultaneous surface and bulk sensitive Fe L3 edge absorption spectra, obtained using a photomultiplier tube and a channeltron, were used to detect subtle changes in the oxidation state in the surface and bulk of Iron Oxide mnpc.
The effectiveness of this mode of STXM operation is demonstrated for These nanoparticle clusters.
In this article the question of the certification of calibration samples for the characterisation of advanced thin film materials is addressed within the framework of reliable process control or quality management purposes. Reference measurement techniques can be used in order to address the gap in appropriate certified reference materials (CRMs) for thin film analyses. They allow for qualifying out-of-production samples originating from an operating production line as calibration samples. As a template for this procedure, CIGS [Cu(In,Ga)Se2] layers, that are absorber layers for high efficiency thin-film solar cells, have been used for establishing and validating reference-free X-ray fluorescence (XRF) analysis and Auger-electron spectroscopy (AES) as reference measurement techniques. The focus was on determining the average mole fractions in the CIGS layers obtaining results traceable to the SI unit system. Reference-free XRF is physically traceable and is based upon radiometrically calibrated instrumentation and knowledge of atomic fundamental data. Sputter-assisted AES can be established as a chemically traceable method after careful calibration using a certified reference material (CRM) based on a total number counting method.