Sekundärionen-Massenspektrometrie

Die Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) ermöglicht die lokal aufgelöste Messung der Zusammensetzung einer Materialprobe. Dabei wird die Probe mit energiereichen Ionen beschossen, die dadurch Teilchen aus der Probe herausschlagen. Etwa 10% dieser Teilchen sind ionisiert und können mit einem Massenspektrometer analysiert werden. Das Sekundärionen-Massenspektrometer der Dr. Laure Plasmatechnologie GmbH arbeitet mit einer Ar-Ionenquelle und einem Quadrupol-Massenspektrometer.

Im Gegensatz zu der Photoelektronenspektrometrie  (Link Photoelektronenspektrometrie) bietet die SIMS eine deutliche höhere Empfindlichkeit, mit der sich z.B. auch noch die Bor-Atome eines Bor-dotierten Halbleiter-Wafers nachweisen lassen. Allerdings hängt die Anzahl der aus einer Probe herausgeschlagenen Sekundärionen sehr stark vom jeweiligen chemischen Element und der Zusammensetzung der Probe ab, so dass sich die Signalhöhen für verschiedene Elemente um mehrere Größenordnungen unterscheiden können. Eine quantitative Analyse ist daher nur durch einen Vergleich mit standardisierten Referenzproben möglich.

SIMS-Schema

Schematischer Aufbau eines SIMS

Wie bei der Photoelektronenspektrometrie werden auch beim SIMS nur die Atome an der Oberfläche analysiert. Ein Tiefenprofil kann aber auch hier, wie bei der Photoelektronenspektrometrie durch Absputtern der Probe gewonnen werden.

SIMS_CIGS-SpektrumSIMS Spektrum einer CIGS-Pulverprobe in Blei