Oberflächen-und Grenzflächenanalytik

XPS-Sputtertiefenprofil eines mittels Magnetronsputtern abgeschiedenen Li Mn O/Au/Edelstahl Multilagensystems (a).
3D ToF-SIMS-Bild lasermodifizierter LiCoO2–Oberflächen zum chemischen Nachweis kegelartiger Strukturen (b) und ToF-SIMS-Bilder von CN- (rot) und C3H5O- (blau) Fragmenten zum Nachweis photochemischer Oberflächenstrukturierung mittels Schattenmasken (c).

Die Gruppe Oberflächenanalytik setzt zur Oberflächen- und Grenzflächencharakterisierung Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) und Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS) ein, ergänzt wird dies durch Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FE-SEM) für hoch-ortsaufgelöste morphologische Informationen. XPS ist eine der wenigen Methoden, die sowohl Elementinventar als auch chemische Bindungszustände in oberflächennahen Schichten quantitativ und auch weitgehend zerstörungsfrei bestimmen kann. ToF-SIMS mit seiner großen Nachweisempfindlichkeit und dem hohen lateralen Ortauflösung liefert ergänzend 2D- und über Sputtertiefenprofile auch 3D-Elementverteilungsbilder. Inertgas-Transfer garantiert darüber hinaus atmosphärenkontaktfreien Probenaustausch zwischen den Spektrometern.

Zu den zentralen Anliegen innerhalb der F&E-Strategie des IAM-ESS gehört die Anpassung und Weiterentwicklung der spektroskopischen Methoden, um die chemischen Charakterisierung neuartiger Materialien für Energiespeichersysteme, vgl. Abb. 1a und 1b (Zusammenarbeit mit IAM-AWP), sowie die grundlegende Untersuchung von SEI-Aufbau und effektiver Degradationsmechanismen zu ermöglichen.

Darüber hinaus sind XPS und ToF-SIMS Technologien der Karlsruher Nano Micro Facility (KNMF) sowie zentraler Bestandteil der Oberflächenanalytik-Plattform des SFB 1176 (Molekulare Strukturierung weicher Materie), so dass die Expertise der Gruppe alle oberflächenrelevanten Fragestellungen innerhalb der Materialforschung abdeckt, wie z. B. die Charakterisierung strukturierter (bio-)polymer-funktionalisierter Oberflächen, Abb. 1c (Zusammenarbeit mit C. Barner-Kowollik).

Seit einer Dekade kooperiert die Gruppe auf wissenschaftlicher Basis mit dem Thermo Fisher Scientific Applikationslabor, East Grinstead, England, und seit 2009 sind wir K-Alpha-Demo-Lab.

 

Ausstattung

  • Thermo Fisher Scientific K-Alpha XPS-Spektrometer mit integrierter Handschuhbox für atmosphärenkontakt-freien Probentransport
  • Thermo Fisher Scientific K-Alpha+ XPS-Spektrometer ausgestattet mit Ar-Clusterionenquelle
  • VG ESCA5 Multimethoden Spektrometer ausgestattet mit dem Thermo Fisher Scientific Alpha 110 Elektronenenergieanalysator.
  • ION-TOF GmbH ToF.SIMS 5 Spektrometer ausgestattet mit Ar-Clusterionenquelle
  • Zeiss GmbH FE-SEM MERLIN Rasterelektronenmikroskop
  • Bruker AXS DektakXT Stylus Profilometer

ProfilbildJulia Maibach
Dr. Julia Maibach
Gruppenleiterin

+49 721 608 28515julia maibachZkb8∂kit edu

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