3 Auger-Elektronenspektroskopie (AES) - KOPS - Universität Konstanz

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3 Auger-Elektronenspektroskopie (AES) C s N m β θ Abbildung 3.4: Lage der Schnittebene C-C’ I 6 4 2 0 0 α Q 0.6 0.5 b 0.4 C’ 1 Tiefe 0.2 1.5 0 2 s k Abbildung 3.5: Schnittebene C-C’ Abbildung 3.6: Abnahme der Substratintensität mit der Bedeckung in Abhängigkeit des Detektorwinkels 26 ζ r
wird daher hier nicht untersucht. Das Integral 3.6 bleibt natürlich auch dann gültig, nur müssen die Integrationsgrenzen angepaßt werden. Wie man daraus ersieht, wird der exponentielle Verlauf durch den Detektorwinkel nur unbedeutend beeinflußt. Bis etwa 30 ◦ ( ˆ≈ 0.52 rad) ist dieser komplett zu vernachlässigen. Man kann also mit einem mittleren Winkel cos θ =0.74 rechnen. Fassen wir zusammen: Da die Charakteristik des Elektronendetektors und der Primärelektronenstrom nicht unabhängig gemessen werden können und zeitlich nicht unbedingt konstant sind, sind absolute Augerintensitäten zwischen verschiedenen Proben nurschwervergleichbar. Wegen der Abhängigkeit der Energiekalibrierung von der Probenposition muß diese entweder auf der Probe selbst stattfinden, oder es muß eine extreme Reproduzierbarkeit der Probenposition gegeben sein. Dagegen ist der Einfluß des Winkels zwischen Detektorachse und Probennormale gering, solange dieser Winkel kleiner als 30–40 ◦ bleibt. Man darf aber nicht vergessen, dass diese Winkelabhängigkeit ein reiner Geometriefaktor des Detektors ist. In wieweit der Einfallswinkel des Primärelektronenstrahls eine Rolle spielt, wurde hier nicht untersucht. Jedenfalls ergibt sich hier die Möglichkeit, eine leicht verkippte Probe während des Bedampfens im Augerspektrometer zu untersuchen. Wie ausgeführt, ist diese Methode einem ständigen Hin- und Herschwenken zwischen Depositions- und Untersuchungsschritten vorzuziehen. Für weitere Probleme sorgt die Modulation der Ablenkungsspannung im Analysator. Das Verhältnis von Modulationsspannung V und Linienbreite W hat Einfluß auf das beobachtete Peak-to-Peak-Verhältnis der Linie. Da jedoch eine falsche Justierung der Probe auch die Auflösung des Analysators verschlechtert [SiH75] und damit auch das Verhältnis V/W beeinflußt, führt eine falsche Montage der Probe also nicht nur – wie oben 3.2 Quantifizierung erwähnt – zu einer Verschiebung der Augerlinien, sondern auch zu unkontrollierten Veränderungen der Intensitäten! Im ganzen ist also zu sagen, dass eine quantitative Augeranalyse mit einer präzisen Positionierung der Probe steht und fällt. 3.2.2 mittlere freie Weglänge Wie aus dem Vorherigen ersichtlich, ist einer der wichtigsten Parameter für die gemessene Intensität einer Auger-Linie die inelastische mittlere freie Weglänge (inelastic mean free path – imfp) der Augerelektronen in der Probe. Gerade eine Schichtdickenbestimmung kann immer nur in Einheiten der freien Weglänge geschehen. Bei den ersten Arbeiten zur Quantifizierung der Augerspektroskopie von Harris [Har68] erwies sich ihre Bestimmung als problematisch. Gallon [Gal69] benutzte daher nicht die freien Weglängen, sondern benutzt den Anteil, den die erste Monolage einer Volumenprobe an der gemessenen Intensität hat. Dies korreliert natürlich mit der freien Weglänge, da mit größerer Weglänge das Augerspektrometer ” mehr von der Probe sieht“. Selbstverständlich muß dieser Monolagenanteil vorher gemessen werden, und diese Bestimmung ist nicht einfacher als die Messung der freien Weglänge. Das zweite Problem stellt, wie schon beim Spektrometer, die Energieeichung dar. Hier ist es allerdings eine Definitionsfrage: Für Photoelektronenspektroskopie bezieht man Energieangaben auf die Fermienergie, in der Augerspektroskopie auf die Vakuumenergie. Der Unterschied ist durchschnittlich etwa 4eV. Nach [HeG94] ist die freie Weglänge universell nur von der Energie abhängig und λ(E) = 1430 E 2 +0.54√ E [ ˚ A] (3.7) Seah und Dench [SeD79] unterscheiden in ihren Untersuchungen zwischen Elemen- 27
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