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Course Type (SWS)
Lecture: 4 │ Exercise: 1 │ Lab: 0 │ Seminar: 0
Exam Number:
Exam Code:
Type of Lecture:

Lecture/Exercises

Language: German
Cycle: WS
ECTS: 6
Exam Type Oral Exam (30 min.)
assigned Study Courses
assigned People
assigned Modules
Information
Beschreibung:

Die Entwicklung von Nanostrukturen mit neuartigen funktionellen Eigenschaften verlangt Analysemethoden mit Ortsauflösung bis in den nm-Bereich. Diese Methoden verwenden Elektronen, Ionen und Photonen als Sonden und  nutzen deren Wechselwirkung mit der Materie, wobei sowohl die Teilchen-, als auch die Wellennatur dieser Sonden ausgenutzt wird.  Hinzu kommen mechanische Sonden, die in der Rastersondenmikroskopie Verwendung finden. Die relevanten Wechselwirkungen und deren Anwendungen für Methoden der Nanocharakterisierung werden in dieser Vorlesung vorgestellt und durch zahlreiche aktuelle Beispiele aus der Forschung an Nanomaterialien illustriert.

Die Vorlesung umfasst folgende Themengebiete:
• Elektronenmikroskope und Elektronentransmissionsmikroskopie: Aufbau und Funktion, Wechselwirkungsprodukte
• Elektronensonden zur Materialanalyse (Auger-Spektroskopie, EELS, Elektronenstrahlmikroanalyse)
• Ionensonden zur Materialanalyse (Rutherford-Rückstreuung, SIMS):
• Beugung an  Kristallgittern und Oberflächen mittels Elektronen (RHEED, LEED) und Photonen (Röntgendiffraktometrie)
• Analyse optischer Eigenschaften mit Kathodolumineszenz- und Photolumineszenzspektroskopie, Spektroskopie auf sub µm-Skala, zeitaufgelöste Spektroskopie
• Raman-Spektroskopie, Infrarot-Spektroskopie
• Konfokale Mikroskopie
• Photoelektronenspektroskopie
• Ellipsometrie
• Rastertunnel- und Rasterkraftmikroskopie

Lernziele:

Die Studierenden kennen die wesentlichen Wechselwirkungen der eingesetzten Sonden (Elektronen, Photonen, Messspitzen) mit den Nanostrukturen/Bauelementen und können daraus den Einsatz der vorgestellten Analysemethoden ableiten. Sie sind sensibilisiert für die Anforderungen, die aktuell in Forschung und Entwicklung an diese nanoanalytischen Messverfahren gestellt werden. Sie können aus der Art der Analyse (z.B. Topographie, Kristallstruktur, chemische Zusammensetzung) und der Spezifikation an die Messung (z.B. Ortsauflösung, geforderte Empfindlichkeit) entscheiden, welches Verfahren optimal geeignet ist.

Literatur:

M. Grasserbauer (ed.): Analysis of microelectronic materials and devices, J. Wiley & Sons, 1994

L. Reimer, G. Pfefferkorn: Elektronenmikroskopie, Springer Verlag Berlin, 1999

Vorlesungsskripte

Vorleistung:
Infolink:
Bemerkung:
Description:

The development of nanostructures with new functionality requires characterization techniques with spatial resolution down to the (sub)-nm range. These techniques use electrons, ions, and photons as probes and exploit their interaction with matter. Both the particle- and the wave nature of these probes are of relevance. In addition, mechanical tips are used e.g. in the scanning probe microscopy. The lecture gives an introduction into the relevant interactions and the applications for nano-characterization methods. The techniques are illustrated by a wide variety of examples from current research at nano materials.

The lecture encompasses the following topics:
• Scanning electron microscopy and transmission electron microscopy: Setup, functionality, interaction products
• electron probes for material analysis (auger-spectroscopy, EELS, x-ray microanalysis)
• ion probes for material analysis (Rutherford back-scattering, SIMS):
• Diffraction at crystal lattices and surfaces with electrons (RHEED, LEED) and photons (x-ray diffraction)
• analysis of optical properties by cathodoluminescence and photolumisecence spectroscopy, spectroscopy on a (sub)-µm scale, time-resolved spectroscopy
• Raman spectroscopy, infrared spektroscopy
• Confocal microscopy
• photoelectron spectroscopy
• ellipsometry
• Scanning tunneling microscopy and atomic force micropscop

Learning Targets:

The students know the relevant interactions between the probes (electrons, photons, mechanic tips) and the nanostructures and devices. They are aware of the requirements in research and development that have to be met by the characterization methods and of the specifications and restrictions of the respective techniques. 

Using this knowledge, they are able to select an analysis method from the presented techniques that matches the characterization type (e.g. topography, composition, structure) and specification (e.g. spatial resolution, sensitivity).

Literature:

M. Grasserbauer (ed.): Analysis of microelectronic materials and devices, J. Wiley & Sons, 1994

L. Reimer, G. Pfefferkorn: Elektronenmikroskopie, Springer Verlag Berlin, 1999

Vorlesungsskripte

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