Ionenmikroskop zur Nanostrukturierung und Massenspektroskopie

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511191482

Beantragt wird ein Ionenmikroskop optimiert zur hochauflösenden Abbildung mit Ionen, die hochauflösende und großflächige Strukturierung von Proben sowie die Massenspektroskopie. Dieses Mikroskop soll die in den Core Facilities der Universität Konstanz bereits vorhandenen Geräte in idealer Weise ergänzen sowie neue Potenziale im Bereich der Nanostrukturierung und der Analytik schaffen. Diverse neue Forschungsprojekte machen es erforderlich, die Auflösung der Nanostrukturierung weiter zu erhöhen. Dafür ist eine zeitlich sehr stabile Ionenquelle mit einer Bildauflösung kleiner 2 nm notwendig. Gleichzeitig benötigen wir eine hohe mechanische Stabilität und präzise Positionierung der Probe, um hochauflösend auch größere Flächen strukturieren zu können. Die analytischen Möglichkeiten sollen durch ein Sekundärionen-Massenspektrometer (SIMS) elementare Informationen der Proben liefern, die uns bisher nicht zugänglich sind. Die Kombination eines fokussierten Ionenstrahls (FIB) mit einem SIMS ermöglicht eine Elementanalyse mit höchster Orts- und Tiefenauflösung. Hinzu kommen sämtliche Vorteile eines SIMS wie beispielsweise eine niedrige Nachweisgrenze im ppm-Bereich, die Fähigkeit zum Nachweis leichter Elemente und eine sehr oberflächensensitive Messung. Die Abbildung mit einem SIMS höchster Auflösung bietet zahlreiche neue Möglichkeiten wie beispielsweise die Markierung durch Isotope. Eine Ionenquelle mit unterschiedlichen Elementen bringt Vorteile sowohl für die Nanostrukturierung, wie auch für die Massenspektroskopie. Sie liefert Ionen eines leichten Elements für die hochauflösende Strukturierung mit geringem Materialabtrag, kann aber auch schwere Ionen emittieren, wenn größere Flächen strukturiert werden müssen. Im Fall der Massenspektroskopie ist es vorteilhaft, Ionen zur Verfügung zu haben welche die Ionisationseffizienz von positiven bzw. negativen Sekundärionen steigert. Darüber hinaus liefert eine Clusterquelle verminderte Fragmentierung beim Abtrag des Materials und molekulare Informationen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Ionenmikroskop zur Nanostrukturierung und Massenspektroskopie
• Gerätegruppe: 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Universität Konstanz
• Leiter: Professor Dr. Alfred Leitenstorfer