Nano-Analytik

PP-TOFMS (Plasma Profiling Time-of-Flight Massspectrometry) ist ein universelles Tiefenprofilwerkzeug und ermöglicht präzise TOF-Massenspektrometrie-Messungen mit hohem Durchsatz an Dünnschichtstrukturen. Dazu gehört die präzise Bestimmung der Materialienzusammensetzung mit einer hohen Tiefenauflösung im nm-Bereich. Die Tiefenprofilierung wird erreicht, indem durch Plasmaätzen an der Oberfläche der Probe ein Krater gebildet wird und dann senkrecht Schicht für Schicht geätzt und die gebildeten Ionen mittels TOFMS analysiert werden. Die dafür erforderliche hohe Sputterrate wird durch die hohe Ionendichte des Glimmentladungsplasmas realisiert. Das Gerät gewährleistet TOF-Massenspektrometrie-Messungen an anorganischen Materialien.

Anwendungsbeispiele sind die Analyse von Dotierungen in Halbleitern, z.B. Quantum Wells (Einbauverhalten der Dotierstoffe, Diffusion), die Detektion und Identifizierung von Oberflächenkontaminationen. Das Gerät hat eine hohe Verfügbarkeit, da es eines der zentralen Großgeräte im neuen Forschungszentrum LENA ist, das von mehreren Gruppen aus der Physik, Elektrotechnik und Chemie parallel verwendet wird.

Weltweit wurden bis jetzt nur noch zwei ähnliche Geräte installiert.

• Plasma Profiling Time-of-Flight Mass Spectrometry for Fast Elemental Analysis of Semiconductor Structures with Depth Resolution in the Nanometer Range. H. Spende, C. Margenfeld, T. Meyer, I.M. Clavero, H. Bremers, A. Hangleiter, M. Seibt, A. Waag, A. Bakin. 2020, Semiconductor Science and Technology  https://doi.org/10.1088/1361-6641/ab6ac0
• Kontakt:  Prof. Bakin

In der herkömmlichen optischen Mikroskopie ist die Auflösung durch Beugung begrenzt, so dass Strukturen kleiner als ~ 200 nm nicht aufgelöst werden können. Mit Hilfe der superauflösenden Fluoreszenzmikroskopie kann diese Grenze durchbrochen werden. 

Ein prominenter Vertreter der superauflösenden Mikroskopiemethoden ist die STED (STimulated Emission Depletion) Mikroskopie: Bei diesem auf einem konfokalen Mikroskop basierenden Verfahren wird ein zweiter, rotverschobener Laserstrahl über den Anregunsfokus gelegt. Durch stimulierte Emission schaltet dieser die angeregten Fluorophore aus, so dass sie nicht mehr fluoreszieren und somit dunkel sind. Wird nun der Fokus des STED-Strahls so modifiziert, dass er eine Donut-artige Form aufweist, werden nur die Fluorophore im äußeren Bereich des Anregungsfokus ausgeschaltet, die im Zentrum bleiben jedoch aktiv. Durch Scannen dieses verkleinerten effektiv anregenden Fokus durch die Probe wird somit ein Fluoreszenbild erzeugt, welches nicht mehr durch die Beugungsgrenze limitiert ist.

Wir verfügen über ein kommerzielles STED-Mikroskop, welches für die Untersuchung sowohl von biologischen als auch technischen Proben geeignet ist.

Kontakt: Dr. Birka Lalkens