Funktionsweise

Bei der Sekundärionen-Massenspektrometrie werden die obersten Atomlagen einer Probe durch den Beschuss mit einem fokussierten Ionenstrahl (sog. Primärionen) abgetragen. Ein Teil der abgetragenen Atome und Cluster wird bei diesem Vorgang ionisiert (sog. Sekundärionen). Die Sekundärionen werden mittels eines Massenspektrometers (z.B. Quadrupol) nachgewiesen. Es lassen sich alle Elemente und Isotope des Periodensystems detektieren. Typischerweise liegt die Sensitivität im ppm-ppb Bereich. Aus der Signalintensität der einzelnen Massen lässt sich auf die Zusammensetzung der Probe schliessen.

 

 

Messmodi

 

Tiefenprofil

Durch den Ionenbeschuss findet ein Materialabtrag statt, der tieferliegende Bereiche der Probe freilegt und einer Untersuchung zugänglich macht. In einem Tiefenprofil wird bei kontinuierlichem Primärionenbeschuss die Intensität bestimmter Sekundärionen gegenüber der Messzeit aufgetragen. Man erhält so Informationen über den Konzentrationsverlauf der selektierten Elemente in der Tiefe. Dies ist ein wichtiges Hilfsmittel zur Kontrolle der Homogenität von Dünnschichten oder von Festkörperoberflächen bis zu einigen mu Tiefe. In Mehrschichtsystemen können tieferliegende Schichten und die Schichtübergänge untersucht werden. Kennt man den Materialabtrag pro Zeit, kann auf die Tiefe umgerechnet werden. Die Tiefenauflösung liegt typischerweise im Bereich von 5 nm bis 70 nm.

 

Images

In diesem Modus lässt sich die laterale Verteilung von Elementen und Verbindungen auf einer Festkörperoberfläche untersuchen. Der Primärionenstrahl wird über die Probe gerastert und die Sekundärionen werden für jeden Messpunkt separat detektiert. Die laterale Auflösung hängt von dem verwendeten Primärionenstrahldurchmesser und der zu untersuchenden Fläche ab. Typischerweise liegt die laterale Auflösung im Bereich von 200 nm bis 50 mu.

 

Anlagen des 1.Physikalischen Instituts

 

• MIQ 56A der Firma CAMECA/Riber - ausgetattet mit einer Sauerstoff- und einer Gallium-Primärionenquelle
• MIQ 256 der Firma CAMECA/Riber - ausgestattet mit einer Sauerstoff- und einer Caesium-Primärionenquelle

 

Beide Anlagen verwenden einen Quadrupol als Massenanalysator (Massenaufloesung: m/deltam = 300)

 

Probenvoraussetzungen

 

• UHV-taugliche Festkörperproben
• keine Isolatoren
• keine Pulverproben
• Probengroesse: max. 45 x 45 x 10 mm für MIQ256                                                                                                       max. 10 x 10 x   4 mm für MIQ56A

 

 

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