Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch ...

Kapitel 3: Experimenteller Teil 47
Zusammenhang zwischen der Eindringtiefe der Strahlung in die Probe und der Probentiefe mit
der durch Mirabella et al. aufgestellten Beziehung (Gleichung 13) bestätigt werden.
d 3d
S
≈ (13)
Zur Charakterisierung der plasmabehandelten PMMA-Oberflächen wird neben der FTIR-
Spektroskopie in Transmission auch das IRRAS-Verfahren eingesetzt. Für die IR-Analyse in
Transmission wurden Siliziumwafer mit PMMA-Schichten im Spin-Coat-Verfahren angefertigt
(Schichtdicken ≈ 1 µm). Für die IRRAS-Messungen wurden Aluminiumspiegel mit
verschiedenen PMMA-Schichtdicken nach demselben Verfahren hergestellt. Die ATR-
Methode ist prädestiniert für die Untersuchung von Grenzflächeneffekten sowie für die
Charakterisierung dünner Schichten und oberflächennaher Bereiche. Aus diesem Grund wird
die ATR-Technik ebenfalls zur Untersuchung der plasmabehandelten PMMA-Oberflächen
eingesetzt.
Verwendete Geräte bzw. Parameter:
FTIR-Spektrometer FT175 der Firma BIO-Rad
Spektralbereich 4000 cm -1 - 500 cm -1
Anzahl der Scans 100
Auflösung 4 cm -1 (für IR-Messung in Transmission und ATR)
8 cm -1 (für IRRAS-Messung)
Reflexionseinrichtung VEEMAX
Einfallswinkel (IRRAS) 70°, p-polarisiertes Licht
ATR-IRE Germaniumkristall (n = 4,0)
Einfallswinkel auf IRE 45°
Detektor (ATR) MCT.
3.3.4 Röntgen-Photoelektronenspektroskopie
Mittels der oberflächenanalytischen Messmethode XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy),
auch bekannt als ESCA (Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse) können einzelne
Atomlagen bezüglich ihrer Elementzusammensetzung und ihres chemischen Zustandes
analysiert werden. Dieses Verfahren liefert Informationen über Art, Menge und
Bindungszustand der vorhandenen Atome bis zu einer Tiefe von 5 nm bis 10 nm. Die
Untersuchung von Oberflächenreaktionen ist damit um ein Vielfaches sensitiver als die FTIR-
Spektrometrie.
Die Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) beruht auf der Wechselwirkung von
monochromatischer Röntgenstrahlung mit der Materialoberfläche. Die Energie eines
angeregten Photons wird auf ein gebundenes Elektron in einem Atom, Molekül oder
Festkörper übertragen, wodurch das Elektron in einen angeregten Zustand übergeht. Ist die
Energie des absorbierten Photons größer als die Bindungsenergie des Elektrons, so nimmt das
Elektron genügend Energie auf, um die Austrittsarbeit zu überwinden und den Festkörper zu
verlassen. Diese Elektronen werden danach energieaufgelöst analysiert. Damit erhält man ein
Röntgenphotoelektronenspektrum, welches die quantitative Elementzusammensetzung der
P