Chemische und physikalische Charakterisierung von Nanoschichtsystemen

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Die chemischen Bindungen in Nanoschichten von Bor- und Siliziumcarbonitriden, die im Institut für Anorganische Chemie in Nowosibirsk, im Fachgebiet Disperse Feststoffe der TU Darmstadt und in der Materialprüfungsanstalt (Institut für Werkstoffkunde der TU Darmstadt) hergestellt werden, sollen mit Hilfe von NEXAFS, XPS und TEM-EELS untersucht und bestimmt werden. Während die NEXAFS-Messungen am BESSY II in Berlin durchgeführt werden, können die XPS- und TEM-EELS-Untersuchungen im FB Material- und Geowissenschaften der TU Darmstadt erfolgen. Dazu werden kommerziell erhältliche und im FG für Anorganische Chemie der TU Darmstadt synthetisierte Standardmaterialien als Vergleich herangezogen. Zur Absicherung der Ergebnisse sollen Modellierungen der NEXAFS-Spektren durchgeführt werden. Zur physikalischen Charakterisierung der Proben sollen deren Härte, chemische Stabilität, optische und elektrische Eigenschaften bestimmt werden. Des Weiteren wird die Methodenentwicklung zur zerstörungsfreien Speziation von tiefer als 5 nm vergrabenen Nanoschichten durch GIXRF in Kombination mit NEXAFS weitergeführt. Hierbei sollen die Bindungszustände verschiedener Titanverbindungen (Oxide, Nitride) in den vergrabenen Nanoschichten untersucht werden. Darin ist die Erzeugung von unter- bzw. überstöchiometrischen Bindungszuständen durch Implantationen mit eingeschlossen. Zur Entwicklung einer zuverlässigeren Quantifizierung der GIXRF-NEXAFS sollen erforderliche optische Konstanten durch Röntgenreflektometrie sowie Transmissionsuntersuchungen an geeigneten freitragenden Folien bestimmt werden. Unter Berücksichtigung der für vergrabene Nanoschichten im Spektralbereich weicher Röntgenstrahlung relevanten Absorptionseffekte werden Modellierungen der NEXAFS-Strukturen der verschiedenen vergrabenen Nanoschichten angestrebt. Der Einsatz eines wellenlängendispersiven Gitterspektrometers (WDS) zur Aufnahme hochauflösender Röntgenemissionsspektren dient der Verifikation der GIXRF-NEXAFS-Quantifizierungsansätze.