Fraunhofer-Gesellschaft

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Quantitative SIMS Tiefenprofil Analyse

Grundlagen und Anwendungen in der Dünnschichttechnik
Quantitative secondary ion mass spectrometry (SIMS)
 
: Schiffmann, K.I.

:

Vakuum in Forschung und Praxis 26 (2014), Nr. 2, S.27-35
ISSN: 0947-076X
ISSN: 1522-2454
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IST ()

Abstract
Dünne Oberflächenbeschichtungen haben sich heute zu einem integralen Konstruktionsbestandteil in Maschinenbau, Optik, Elektronik, Automobilbau, usw. entwickelt. Die Schichtdicken reichen dabei von wenigen Nanometern, etwa bei optischen Filtern oder Wärmedämm-Schichtsystemen, über reibungsmindernde und Verschleißschutzschichten im Mikrometerbereich, bis hin zu dicken galvanischen oder Spritzschichten von bis zu 100 µm Dicke oder mehr. Entscheidend für die Entwicklung und den Einsatz solcher Schichten ist eine Schichtanalytik, die in der Lage ist, die Schichten z. B. bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung mit hoher Orts- und Tiefenauflösung zu charakterisieren. Denn nur mit Kenntnis der inneren Zusammensetzung lassen sich Schichtsysteme optimieren oder Fehler in Beschichtungsprozessen identifizieren. Die quantitative SIMS Tiefenprofilanalyse ist ein Verfahren, welches die chemische Zusammensetzung von Einzel- oder Mehrfachschichtsystemen mit einer Tiefenauflösung im Nanometerbereich bestimmen kann und ist dadurch ein unabdingbares Werkzeug in der Schicht- und Oberflächentechnik. Dieser Artikel erläutert die technischen Grundlagen der Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) und zeigt praktische Anwendungsbeispiele aus der Industrie.

 

Today, thin surface coatings have become an integral construction element in mechanical engineering, optics, electronics, automotive, etc.. The layer thicknesses range from a few nanometers, e.g. in optical filters or low-E coating systems, via micrometerrange coatings for friction and wear reduction, to thick galvanic coatings or spray coatings of up to 100 microns thickness or more. Crucial for the development and application of such layers is the availability of analytical methods, which are capable of characterizing e.g. chemical composition of layers with high lateral and depth resolution. Only with knowledge of the internal composition coating systems can be systematically optimized and errors in coating processes can be identified. Quantitative SIMS depth profile analysis is a method that can determine the chemical composition of single or multi-layer systems with a depth resolution in the nanometer range, making it an indispensable tool in the coating and surface technology. This article explains the technical basics of secondary ion mass spectrometry (SIMS) and shows several practical examples from industry.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-286903.html