Forschung

Zur Bestimmung der technologisch besonders wichtigen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Festkörperoberflächen, die wesentlich von der chemischen Zusammensetzung der obersten Atom- bzw. Moleküllage bestimmt werden, ist eine genaue Bestimmung der chemischen Zusammensetzung einer Festkörperoberfläche von großer Bedeutung. Sie erfordert die Beantwortung von drei zentralen Fragen:
 

  • Welche Elemente, Isotope, Moleküle bzw. funktionelle Gruppen sind im Bereich der obersten Monolage vorhanden? 
  • In welchen Konzentrationen liegen diese Komponenten vor?
  • Wie sind sie lateral bzw. in der Tiefe verteilt?

 
Zur Beantwortung dieser Fragen werden in unserer Abteilung die massenspektrometrischen Verfahren der Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry, ToF-SIMS) und der Lasernachionisierung-Sekundärneutralteilchen-Massenspektrometrie (Laser Secondary Neutral Mass Spectrometry, Laser-SNMS) eingesetzt und damit grundlagen- und anwendungsorientierten Fragestellung untersucht.
 
Wir konnten die Verfahren zur Lösung vieler, auch technologisch wichtiger analytischer Fragen aus dem Bereich der Mikroelektronik, der elementaren und molekularen Nanoanalytik, zum Nachweis pharmazeutischer Produkte und Nanopartikeln in Zellen und biologischem Gewebe, der Synthetisierung molekularer Funktionsschichten für die Entwicklung von Biosensor-Chips, etc. einsetzen. So konnten wir z.B.
 

  • bei der Spurenanalyse von Biomolekülen Einzelsubstanzen mit Nachweisgrenzen bis in den 10-18 mol-Bereich nachweisen und identifizieren;
  • bei der Spurenanalyse von Metallkontaminationen auf Halbleiteroberflächen Nachweisgrenzen unter 1 ppm in einer Monolage bei Analysenflächen von nur 30 x 30 µm2 erreichen;
  • bei der Oberflächenabbildung und der Nanobereichsanalyse gleichzeitig verschiedene Element- und Molekülionen mit Lateralauflösungen bis herab zu 80 nm abbilden bzw. entsprechende Nanobereichs-Informationen gewinnen. 

 
Die besondere Leistungsfähigkeit der Oberflächen-Massenspektrometrie führt gegenwärtig zu einer schnellen Erweiterung ihres Einsatzes in zahlreichen Forschungs-, Entwicklungs- und auch Fertigungsbereichen, z.B. der Nano- und Optoelektronik, den Umwelt- und Energie-, Medizin- und Bio-Techniken, Tribologie, bei neuen Materialien etc.