Wachstum und Charakterisierung dünner PTCDA-Filme auf ...

2. Physikalische Grundlagen
integralen Intensitäten des Messsignals dar. Die Intensität hängt hierbei von einer Vielzahl
von Parametern ab:
I = nfσθγλAT. (2.7.5)
Dabei ist n die Anzahl der Atome pro cm 3 des Probenelementes, f der Röntgenfluss in
Photonen pro cm 2 und Sekunde, σ steht für den energieabhängigen Wirkungsquerschnitt
des jeweiligen Elementorbitals in cm 2 und θ ist ein winkelabhängiger Effizienzfaktor. γ
ist die Effizienz, mit der Photoelektronen der Hauptlinie emittiert werden und λ gibt die
mittlere freie Weglänge der Elektronen an.Aist die Probenoberfläche aus der Photoelektronen
detektiert werden und T die Detektionseffizienz für Elektronen. Um Intensitäten
von Emissionslinien unterschiedlicher Orbitale oder Elemente zu vergleichen, müssen die
unterschiedlichen Wechselwirkungsquerschnitte bezüglich des Herauslösens von Elektronen
berücksichtigt werden [36]. Um dies zu ermöglichen wurden die sogenannten atomic
sensitivity factor (S) eingeführt. Über diesen Faktor ist es möglich die Unterschiede in
Wechselwirkungsquerschnitten herauszurechnen:
S = σθγλAT. (2.7.6)
Die atomic sensitivity factor sind theoretisch sehr schwer zu erfassen und wurden deshalb
für viele verschiedene Elementorbitale empirisch bestimmt. Über die empirischen
Werte, welche in Tabellenwerken [37] aufgeführt sind, können die Intensitäten zu unterschiedlichen
Elementen gehörende Emissionslinien miteinander ins Verhältnis gesetzt
werden:
n1
=
n2
I1/S1
. (2.7.7)
I2/S2
Ist eine Probe mit dünnen Schichten eines anderen Materials bedeckt, so ist es möglich,
aus XP-Spektren die Dicke dieser Schichten zu bestimmen. Voraussetzung für diese Bestimmung
ist jedoch, dass die Schichten nicht dicker als die Informationstiefe des XPS
sind, sowie wichtige Eigenschaften der beteiligten Stoffe bekannt sind wie z.B. Molekulargewicht,
Dichte und kinetische Energien. Sind diese Information vorhanden, so können
die relativen Intensitäten mehrerer Schichten simuliert und mit den experimentellen Daten
verglichen werden [38]. Im Folgenden wird die Schichtdickenbestimmung im Detail
erklärt.
Die Intensität der emittierten Photoelektronen aus einer infinitesimal dünnen Schicht
auf einer unendlich dicken Proben kann durch
dI = fσNke −x/λcosθ dx (2.7.8)
beschrieben werden. dI ist die Intensität in der Tiefe x unter der Probenoberfläche, f
ist der Röntgenfluss, σ ist der Wirkungsquerschnitt des jeweiligen Elementorbitals, N
die Anzahl der Atome pro Einheitsfläche, k ein Instrumentfaktor, λ die mittlere freie
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