(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, X-Ray Photoelectron Spectroscopy)

Bei der Röntgenphotoelektronenspektroskopie wird die Oberfläche der zu untersuchenden Probe mit monochromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt. Dabei werden aus der Probenoberfläche Photoelektronen ausgelöst, die dann in einem Elektronenspektrometer nach ihrer Energie analysiert werden.

Da die Photoelektronen eine für jedes Element charakteristische Energieverteilung aufweisen, läßt sich so die Oberfläche nach ihrer chemischen Zusammensetzung analysieren.

Quantitative Konzentrationstiefenprofile der Elemente in den oberflächennahen Schichten der Probe bis in Tiefen von mehreren µm lassen sich ausmessen. Das Prinzip beruht auf dem atomlagenweisen Abtrag der Oberflächenschichten durch Beschuss mit Ionen (meist Ar+-Ionen) und der nachfolgenden Messung der Photoelektronenspektren.

Für die quantitative Tiefenprofilierung von Dünnschichten, Sandwich-Strukturen und allgemein Mehrschichtsystemen jeglicher Art ist XPS fast immer gut geeignet.

Besondere Vorteile:

• spezifisch für oberste Atomlagen
• hohe Tiefenauflösung
• klassische Methode zur Information über Bindungszustände und Wertigkeiten

• Laterale Auflösung: 5 µm bis 5 mm
• Informationstiefe: 5 - 10 nm
• Tiefenauflösung: ca. 5 nm bis 10 nm
• Nachweisgrenze: ca 0,01 At % | < 1 Monolage
• Quantifizierbarkeit: +- 20% ohne | +-   5% mit Standards

Anwendungsbereiche:

• Quantitative Tiefenprofilanalyse
• Elektrisch leitende und nicht leitende Proben (Metalle, Halbleiter, Gläser, Keramiken)
• homogene Materialien und Schichtsysteme
• Bestimmung der Bindungszustände von C, O, S, N, etc.
• Messung der Oxidationstufe von z.B. Metallen

Probenbeschaffenheit:

• Proben müssen UHV-kompatibel und bis 80°C thermisch stabil sein
• elektrische Leitfähigkeit ist nicht erforderlich
• Die Abmessungen fester Proben betragen idealerweise 8 – 20 mm Durchmesser bei einer maximalen Dicke von 5 mm
• Größere Proben können vor Ort entsprechend präpariert werden.