Schichtanalysen

Schichtanalysen bezeichnet eine Gruppe von Methoden zur Bestimmung der Eigenschaften, Zusammensetzung, Dicke und Anordnung von Schichten in Mehrschichtsystemen. Der Begriff wird in Bereichen wie der Dünnfilmmaterialforschung, der Geologie, der Beschichtungs- und Halbleitertechnik verwendet. Ziel ist es, Schichtfolgen, Grenzflächen, Rauheit und Phasenzusammensetzung zu charakterisieren, um Herstellungsprozesse, Leistungsparameter oder geologische Ablagerungen besser zu verstehen.

Zu den gängigen Methoden gehören nicht-destruktive Verfahren wie Ellipsometrie, Röntgenreflektometrie (XRR), profilometrische Messungen und Rasterelektronenmikroskopie (SEM) mit Querschnittsanalyse. Spektroskopische Techniken liefern Materialchemie und Grenzflächeninformationen, darunter X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), EDX/EDS, SIMS, Raman- und IR-Spektroskopie. Destruktive Ansätze umfassen Querschliffe, Focused Ion Beam (FIB)–SEM-Analysen und Dünnschichtprofiling. Ergänzend kommen Röntgenstreuung (XRD) und Rutherford Backscattering (RBS) zur Bestimmung von Dicke, Phasen und Struktur zum Einsatz.

Anwendungen finden sich in der Halbleiterfertigung, der Beschichtungstechnik (Schutz- und Funktionsschichten), der Batterietechnik, der Korrosionsforschung sowie in Geologie, Sedimentologie und Archäologie, wo die Schichtabfolge oder das Alter von Ablagerungen ermittelt wird. In der Praxis werden oft mehrere Methoden kombiniert, um Dicke, Zusammensetzung, Homogenität und Grenzflächenqualität zuverlässig zu bestimmen.

Herausforderungen ergeben sich aus begrenzter räumlicher Auflösung, Probenpräparation, Kalibrierungserfordernissen und der Interpretation komplexer Mehrschichtsysteme.

Siehe auch: Stratigraphie, Dünnfilm-Metrologie, Materialcharakterisierung, XRR, Ellipsometrie.