Tiefenprofilierung

Tiefenprofilierung bezeichnet in mehreren Fachrichtungen die Erfassung oder Bildung eines Profils, das sich mit zunehmender Tiefe ändert. In der Geomorphologie beschreibt der Begriff die Vertiefung von Fluss-, Küsten- oder Geländestrukturen infolge von Erosion und Abtragung, während in der Materialwissenschaft die Tiefenprofilierung die Verteilung chemischer oder physikalischer Eigenschaften mit der Tiefe in einem Material beschreibt.

Geomorphologie: Ursachen der Tiefenprofilierung sind Veränderungen des Basisniveaus, tektonische Hebung, Klimabedingungen sowie lang andauernde Erosionsprozesse. Die Mechanismen umfassen Downcutting, Seitenerosion und Knickpunkterosion, die zur Bildung tieferer Täler, Schluchten oder incised channels führen. Die resultierenden Profilverläufe werden durch Vermessung des Oberflächenreliefs, longitudinale Profile oder Knickpunktanalysen charakterisiert. Die Tiefenprofilierung beeinflusst Hangstabilität, Hydrologie und Lebensräume.

Materialwissenschaft: In diesem Feld dient Tiefenprofilierung dazu, die chemische Zusammensetzung oder die physikalische Struktur eines Materials mit zunehmender Tiefe abzubilden. Typische Techniken sind Tiefenprofil-Sektionen durch Sputterung verbunden mit Analytik wie SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry), XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy), AES (Auger-Elektronenspektroskopie) oder RBS (Rutherford Backscattering). Alternativ werden auch GDOES (Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy) und andere profilierende Methoden genutzt. Anwendungen finden sich in Dünnschicht- und Multilayersystemen, Halbleiterbauteilen, Beschichtungen und Legierungen. Zentrale Herausforderungen sind die Bestimmung der Abtragsrate, die Tiefenauflösung, Artefakte durch Ioneneinwirkung, Matrixeffekte und Kalibrierung. Die gewonnenen Profile liefern Hinweise zu Diffusion, Grenzflächenqualität und Prozesskontrollen.