Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Die Arbeitsgruppe Röntgenspektrometrie betreibt im PTB-Laboratorium bei BESSY II ein Plangittermonochromator (PGM) Strahlrohr, an dem monochromatisierte Undulatorstrahlung im Photonenenergiebereich von 78 eV bis 1860 eV zur Verfügung steht. Ihre Arbeitsschwerpunkte liegen auf dem Gebiet der quantitativen Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) in der methodischen Weiterentwicklung und praktischen Nutzung referenzprobenfreier Verfahren zur Untersuchung von Waferoberflächen, Mikro- und Nanoschichtsystemen sowie Proben aus verschiedenen Umweltmedien. Zwei dedizierte UHV-Messkammern unterschiedlicher Größe sind für die Aufnahme von Wafern (bis 300 mm) und anderen Proben verfügbar. Die kleinere Messkammer kann auch an anderen Strahlrohren, wie dem Vierkristallmonochromatorstrahlrohr der PTB oder an der BAMline, betrieben werden, um eine Ausdehnung des möglichen Anregungsenergiebereiches bis zu 10 keV bzw. 60 keV zu erreichen.

Die Fundierung der referenzprobenfreien energiedispersiven RFA sowie der Aufbau einer wellenlängendispersiven hochauflösenden Röntgenspektrometrie bildeten Hauptziele in einem Verbundvorhaben zur Vorfeldforschung in den optischen Technologien mit der BAM und der TU Berlin. Ferner wurde in einem von der DFG finanzierten Forschungsvorhaben gemeinsam mit der TU Darmstadt ein neues Verfahren zur zerstörungsfreien Speziation von vergrabenen Nanoschichten u.a. in Kombination von Röntgenspektrometrie bei streifendem Einfall und der Untersuchung der absorptionskantennahen Feinstruktur (NEXAFS) entwickelt.

Gegenwärtig trägt die Gruppe maßgeblich zu dem EU-finanzierten Verbundforschungsvorhaben ANNA bei, welches auf die Entwicklung zuverlässigerer Methodiken zur Analytik an Nano- und Mikroelektronikstrukturen abzielt. Die entsprechenden Forschungsaktivitäten betreffen die Untersuchung inorganischer und organischer Oberflächenkontamination sowie die Charakterisierung sehr flacher Implantationsprofile und Nanoschichten aus neuen Materialien.

In einem regionalen Verbundforschungsvorhaben mit der BAM und dem Unternehmen Bruker AXS MA entwickelt die Gruppe derzeit Verfahren zur zuverlässigen Charakterisierung der Elementzusammensetzung von Nanopartikeln durch RFA.

Die Arbeitsgruppe hat ferner die Aufgabe, an der Metrology Light Source (MLS) Mikrospektrometrie im IR- und THz-Bereich aufzubauen und durchzuführen. Genutzt werden dafür ein typisches IR-Strahlrohr und ein dediziertes THz-Strahlrohr.