Barkhausenrausch- und Wirbelstrom-Mikroskopie zur ortsaufgelösten Charakterisierung von dünnen Schichten

Die immer schnellere Entwicklung neuer Oberflächenwerkstoffe und Beschichtungsverfahren bewirkt einen steigenden Bedarf an ortsaufgelöster, quantitativer zerstörungsfreier Prüfung. Der Schwerpunkt des Interesses liegt hierbei auf der Bestimmung der lokalen Schichtdicken- und Eigenspannungsverteilung sowie der Homogenität und Mikrostruktur der Schicht. Diese und weitere Aufgabenstellungen können unter Einsatz der am IZFP entwickelten Barkhausenrausch- und Wirbelstrom-Mikroskopie (Barkhausen Noise and Eddy Current Microscopy, BEMI) bewäligt werden. Das BEMI-Prüfgerät des IZFP tastet die Probenoberfläche computergesteuert mit einem miniaturisierten Induktionsprüfkopf ab und führt hierbei Barkhausenrausch- und Wirbelstromanalyse mit einer Ortsauflösung von bis zu 10µm durch. Die Ansteuerung des Geräts erfolgt durch ein modulares Messsystem auf Softwarebasis, welches das spätere Hinzufügen weiterer Funktionalität in Form von Softwaremodulen erleichtert. Eines der Zusatzmodule erlaubt das berührungslose Abtasten empfindlicher Schichten durch Korrektur des Sensorabstandes gemäß einer zuvor automatisch erfassten Oberflächentopographie. Die hier beschriebenen Arbeiten konzentrierten sich auf die ortsaufgelöste Charakterisierung dünner Schichten hinsichtlich Schichtdicke und Eigenspannung. Es konnte gezeigt werden, dass BEMI eine Schichtdickenbestimmung mit einer Genauigkeit von 10nm erlaubt und dass sowohl im barkhausenrausch- als auch im wirbelstrommikroskopischen Verfahren eine isolierte Betrachtung einzelner Schichten bzw. Schichtwerkstoffe in mehrlagigen Schichtsystemen möglich ist.