Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

M3: Auger-Elektronenspektroskopie (AES)
energieaufgelöst, beobachtet man ein Spektrum,
das schematisch in Abb. 2a dargestellt ist. Die Auger-Elektronen
werden dabei als kleine Peaks auf
einem intensiven Untergrund beobachtet, der von
den sogenannten „wahren“ Sekundärelektronen
herrührt. Um die Detektierbarkeit der Auger-Elektronen
zu verbessern, wird deshalb i. A. die differentielle
Darstellungsweise gewählt, die in Abb. 2b
veranschaulicht ist.
Es können alle Elemente von Li bis U nachgewiesen
werden, des Weiteren ist die Unterscheidung
von chemisch verschieden gebundenen Zuständen
eines Elementes möglich. Mit Hilfe von Standardproben
können der Elementgehalt oder auch der
Gehalt von bestimmten Verbindungen an einer
Oberfläche quantifiziert werden. Die Nachweisgrenzen
liegen im Bereich ≥ 0,1 Atomprozent.
Bei Verwendung eines fein fokussierten Elektronenstrahls
als Sonde (Durchmesser von 1 µm bis 10
nm) kann durch Rastern über einen ausgewählten
Probenbereich und Detektion der resultierenden
Auger-Elektronen ein Elementverteilungsbild der
Probenoberfläche mit einer Ortsauflösung von etwa
20 nm erstellt werden („chemische Landkarte“). Um
ein Elementverteilungsbild zu erhalten, wird der
Elektronen-Analysator auf eine Energie eingestellt,
die einer dem interessierenden Element spezifischen
Auger-Elektronenenergie entspricht. Diese
Methode wird Raster-Auger-Mikroskopie (Scanning
Auger Microscopy, SAM) genannt. Es ist zweckmäßig,
SAM mit der Rasterelektronenmikroskopie
(Scanning Electron Microscopy, SEM) zu kombinieren,
die auf der Detektion von Sekundär-Elektronen
beruht: mittels SEM können die Topographie der
Probe untersucht und interessante Probenbereiche
selektiert werden, für die dann eine chemische
Analyse mit SAM erstellt wird.
Wird die Probenoberfläche abwechselnd durch
einen fein fokussierten Ionenstrahl schrittweise abgetragen
(„Ionenätzen“) und an derselben Stelle
mit Auger-Elektronenspektroskopie untersucht, so
kann man Tiefenprofile der Elementverteilung in
einer Probe (z.B. einer dünnen Schicht) bekommen.
Aus praktischen Gründen werden Tiefenprofile typischerweise
bis maximal einige µm Tiefe erstellt.
Dabei ist darauf zu achten, dass die vom Ionenstrahl
abgetragene Fläche größer sein muss als die vom
untersuchenden Elektronenstrahl (Abb. 3). Dieses
Verfahren ist als Auger-Tiefenprofilanalyse (Depth
Profile Analysis, DPA) bekannt.
Abbildung 2:
(a) Energieverteilung der Elektronen, die von einer mit einem Elektronenstrahl bestrahlten Oberfläche
emittiert werden. (b) Verdeutlichung der differentiellen Darstellungsweise.
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Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005