5 Ergebnisse 5.1 Analyse der Geometrie von Gold-Nanopillar-Arrays mittels Rasterelektronenmikroskopie Mittels Anodisierung, Porenerweiterung, Galvanisierung und Ätzung in KOH entstanden Gold-Nanopillars, deren Geometrie reproduzierbar eingestellt werden konnte. Dabei ließen sich der Durchmesser und die Abstände zwischen den Pillars durch die Kontrolle der selbstorganisierten Porenentstehung in Aluminiumoxid steuern. Die Anodisierungsparameter Spannung, pH-Wert und Temperatur des Ätzbades sowie die Dauer der anschließenden Porenerweiterung in H3PO4 wurden so gewählt, dass Pillars entstanden, wie sie in Abb. 5.1 zu sehen sind. Über die Dauer der anschließenden Galvanisierung wurde die Höhe der Gold-Nanopillars reproduzierbar eingestellt. Abbildung 5.1: Array aus Gold-Nanopillars: a) von oben, b) Seitenansicht Mittels REM-Aufnahmen wurden die geometrischen Abmessungen der Nanopillar-Arrays wiederholt analysiert. Aufgrund dieser Daten wurden der Anodisierungs- und Galvanisierungsprozess dahingehend angepasst, dass Arrays aus gleichmäßig verteilten Pillars mit 71
72 Kapitel 5: Ergebnisse möglichst geringer Größenverteilung und regelmäßigen Abständen reproduzierbar hergestellt werden konnten. Zu diesem Zweck wurde aus den REM-Bildern die geometrische Oberfläche der Pillar-Substrate ermittelt. Wie bereits in Kapitel 4.2.2 gezeigt, wurden dabei Pillardurchmesser dNP, Abstand xNP und Höhe hNP bestimmt. Durch Scannen der Pillar-Proben wurde außerdem die jeweilige Grundfläche A0 ermittelt. Mit Kenntnis dieser Werte ergab sich über Formel 4.1 die geometrische 3D-Oberfläche der Nanopillar- Arrays. Um zu beurteilen, welchen Effekt die Nanostrukturen auf die Vergrößerung der geometrischen Oberfläche im Vergleich zur Grundfläche A0 haben, wurde der Quotient A3D bestimmt. Für 12 Nanopillar-Proben mit vergleichbarer Geometrie ist diese Analyse A0 in Tabelle 5.1 zusammengefasst. Die Gold-Nanopillars in den untersuchten Arrays hatten einen durchschnittlichen Durchmesser von 56±4nmund waren im Mittel 184±8nmhoch. Der mittlere Abstand zwischen den Pillars betrug 23±5nm. Damit war die gesamte Oberfläche der Pillars im Durchschnitt 2, 6 ± 0, 3cm2 groß. Die durchschnittliche Grundfläche A0, die bei diesen 12 Proben mit Pillars bewachsen war, betrug 0, 26 ± 0, 02 cm2 . Im Vergleich zu diesem mittleren Wert für A0 ergab sich eine mittlere geometrische Vergrößerung der Oberfläche durch Gold-Nanopillars von 9, 8 ± 1, 3. Probe A0 [cm2 ] dNP [nm] hNP [nm] xNP [nm] A3D [cm2 1 0,28 56 174 29 ] 2,1 A3D A0 7,1 2 0,26 55 186 25 2,4 8,8 3 0,22 53 183 18 2,8 12,1 4 0,24 55 186 28 2,2 8,9 5 0,29 64 177 16 2,6 8,7 6 0,26 54 199 20 2,8 10,6 7 0,28 69 185 15 2,6 9,2 8 0,30 73 236 18 3,0 9,8 9 0,24 52 172 24 2,3 9,2 10 0,25 68 234 20 3,0 11,4 11 0,23 50 179 20 2,7 11,1 12 0,26 62 224 23 2,8 10,4 ⊘ 0, 26 ± 0, 02 56 ± 4 184 ± 8 23 ± 5 2, 6 ± 0, 3 9, 8 ± 1, 3 Tabelle 5.1: Geometrische Untersuchung von Gold-Nanopillars mittels REM. Es wurden Durchmesser dNP und Höhe hNP der Nanopillars bestimmt sowie der Abstand xNP zwischen den äußeren Rändern benachbarter Pillars. Hieraus ergab sich die gesamte Oberfläche A3D des Nanopillar-Arrays. Anschließend wurde hieraus die geometrische Oberflächenvergrößerung durch Nanopillars im Vergleich zur Grundfläche A0 ermittelt.