Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.2 Schichtanalyse and Charakterisierung 53
bestimmt werden, wobei der P Regler die Geschwindigkeit der Reaktion auf Änderungen der
Topographie vorgibt und der I-Regler über verschiedene Ereignisse mittelt. Die beiden Regler
werden so eingestellt, dass eine maximale Auflösung bei minimalem Rauschen erfolgt.
Mit dieser Methode werden hervorragende Auflösungen erreicht. Allerdings ist es notwendig,
die so genannte AC-Mode unter Vakuumbedingungen durchzuführen, da unter atmosphärischen
Bedingungen die Schwingung enorm gedämpft wird. In der Praxis wurde daher sowohl
mit dem SIS, als auch mit dem Mikroskop von Joel ein Tapping Modus verwendet. Dieser ist
leicht unterschiedlich zur oben beschriebenen AC-Mode. Hier erfolgt die Dämpfung der
Schwingungsamplituden an den abstoßenden Kräften der Probenoberflache, d.h. die ansonsten
harmonische Schwingung wird im unteren Teil abgeschnitten, da die Spitze die Oberfläche
leicht berührt, wodurch natürlich auch die Schwingungsamplitude reduziert wird [78].
Neben den detaillierten Abbildungen der Oberfläche wird zur quantitativen Erfassung der
Rauhigkeit meistens die mittlere quadratische Rauhigkeit angegeben. Diese berechnet sich
nach Formel 3.13 mit der quadratischen Abweichung eines jeden Bildpunktes vom Mittelwert
und wird auch als RMS-Wert bezeichnet.
RMS =
1
N
N
∑
i=
1
( Z
i
_
− Z)
3.2.7 Rasterelektronenmikroskopie (SEM)
2
Das Rasterelektronenmikroskop arbeitet i.A. nicht wie das TEM in Transmission. Hier werden
die Elektronen an der Probe zurückgestreut oder es werden sekundäre Signale aufgefangen.
Die Energie des Primärelektronenstrahls liegt dabei zwischen 1 – 20keV. Die Elektronen
werden auf einen sehr kleinen Strahldurchmesser von 1 – 10nm fokussiert. Räumliche Informationen
erhält man durch Rastern des Elektronenstrahls über die Probe, was durch eine Ablenkspule
erreicht wird, die sich in der Optik des Mikroskops befindet.
Folgende Prozesse geschehen, sobald der Elektronenstrahl die Probe trifft [72]:
1. Elastische Rückstreuung. Viele Elektronen werden von der Probe zurückgestreut, ohne
ihre ursprüngliche Energie zu verlieren.
2. Inelastische Rückstreuung: Einige Elektronen werden mit unterschiedlicher Energie
zurückgestreut. Ein Energieverlust (< 50eV) kommt infolge von Plasmonenanregung
zustande. Diese Anregungen sind sehr spezifisch zu dem entsprechenden Festkörper,
der dadurch erleuchtet wird.
3. Charakteristische Röntgenstrahlung: Elektronen ionisieren Atome. Die Leerstelle wird
unmittelbar wieder durch ein anderes Elektron von der äußeren Schale gefüllt, wodurch
Fluoreszenzstrahlung frei wird.
4. Auger Elektronen: Anstelle der Emission einer charakteristischen Röntgenstrahlung
wird diese Energie zu einem Hüllenelektron übertragen, die sogenannten Auger Elektronen
verlassen das Atom, das nun zweifach geladen ist.
5. Alle angeregten Elektronen haben, nachdem sie verschiedene Streuereignisse hinter
sich haben, eine breite Energieverteilung mit einem Maximum unter 50eV und diese
Elektronen sind es, die gewöhnlicherweise zur Abbildung der räumlichen Strukturen
verwendet werden.
3.13