Oberflächenanalytik/Elektronenmikroskopie

Leiter des Labors: Prof. Dr. W. Zahn

Ausstattung des Labors:

UHV - Oberflächenanalytik :

  • Photoelektronenspektroskopie (XPS, UPS)
  • UHV-STM (Rastertunnelmikroskop)

Elektronenmikroskopie:

  • REM Stereoscan 260 (Cambrigde Instruments), 
  • Energiedispersive Mikroanalyse LINK (Oxford Instruments) mit ATW- Detektor (Bor bis Uran),
  • Element-Verteilungsanalysen

Rastersondenmikroskopie:

  • Rasterscope 5000 (DME): AFM, STM, EC-STM, Spektroskopie

Einsatzschwerpunkt:

  • Dünne Schichten, 
  • Nanostrukturen, 
  • Werkstoffcharakterisierung

Schwerpunkt des Arbeitsgebietes:

  • Charakterisierung von Werkstoffen, Werkstoffgrenzflächen und dünner Schichten 

DFG-Förderung:

  • "Fraktale orphologie von Hartstoffschichten" (1995-1998)
  • "Sondenmikroskopische Untersuchungen von Veränderungen von PVD-Hartstoffschichten durch Chlorid- und Sulfationen", "Sondenmikroskopische Untersuchungen von Veränderungen an PVD-Hartstoffschichten durch Chlorid-und Sulfationen" (1998 - 2002))

Themenleitung: Prof. Dr. rer. nat. W. Zahn
Wissenschaftliche Bearbeiterin: Dr. rer. nat. Antje Zösch
Kooperationspartner: Prof. Dr.-Ing. M. Pohl, Ruhr-Universität Bochum

Forschungsgegenstand sind polykristalline PVD-Schichten (Chromnitrid), die unter Variation ausgewählter Fertigungsparameter hergestellt und nach verschiedenen Gesichtspunkten (Ionenkonzentration, Lösungstemperatur, Expositionsdauer) aggressiven Lösungen ausgesetzt werden. Mikrostruktur, Oberflächentopographie und ausgewählte mechanische Eigenschaften der Schichten, wie Eigenspannungen und Kavitationsverhalten, werden im Ausgangszustand und nach Exposition in Lösungen in Beziehung zu den fraktalen Eigenschaften gesetzt. Es soll geklärt werden, inwieweit sich fraktale Kenngrößen, berechnet aus den rastersondenmikroskopischen Daten der Topografie mittels Fourier-Spektralanalyse und Box-Zähl-Methode , zur Schichtcharakterisierung als weitergehende Information geeignet sind. Untersuchungen zu Veränderungen von Oberflächen durch Ioneneinwirkung werden mit tunnelmikroskopischen und in-situ-Methoden (EC-STM) ausgeführt.

Die Darstellung zeigt STM-Topografien von Chromnitridoberflächen, hergestellt  bei zwei verschiedenen  Totaldrücken und gleichem Partialdruckverhältnis Stickstoff zu Argon (Totaldruck 1,2 Pa obere, 0,38 Pa untere Probe)

Die STM Messungen an Chromnitridoberflächen zeigen die typische kolumnare Schichtstruktur, die durch Variation der Parameter der Schichtherstellung beeinflussbar ist. Neben der Topografie können durch spektroskopische Messungen zusätzliche Informationen zu den Oberflächenzuständen, z.B. nach Reaktionen im Zusammenhang mit flüssigen Medien, gewonnen werden.



Oberflächenanalytische Untersuchungen zu Problemstellungen auf den Gebieten:

  • Charakterisierung dünner Funktionsschichten, Nanostrukturen und ultradünner Barrieren (XPS, SPM)

Rasterelektronenmikroskopischer Untersuchungen zu:

  • Verschleißverhalten von Werkzeugen
  • tribologische Beanspruchung von technischen Oberflächen
  • Phasenausscheidungen an Werkstoffgrenzflächen
  • Beiträge zu Schadensanalysen
  • Bewertung technologischer Schritte

Beispiel zur Rastersondenmikroskopie:
In-situ-Untersuchung an CrN-Schichten im elektrochemischen Tunnelmikroskop (EC-STM)
Siehe EC-STM.pdf

Beispiel zur UHV-Oberflächenanalytik:
Siehe XPS.pdf

Beispiele zur Rasterelektronenmikroskopie:

Kristallographie an Beispielen seltener sächsischer Mineralien:


Ansprechpartner:

Prof. Dr. Wieland Zahn
Westsächsische Hochschule Zwickau
Fakultät Physikalische Technik/Informatik
Dr.-Friedrichs-Ring 2a, PF 201037
08012 Zwickau
+49 375 536 1510 bzw. 1513
+49 375 536 1503
wieland.zahn[at]fh-zwickau.de