Kleinwinkel-Röntgenstreuung unter streifendem Einfall (GISAXS)

Nanostrukturanalyse von Dünnschichten und Oberflächen

Die Kleinwinkel-Röntgenstreuung unter streifendem Einfall (GISAXS) ist gedacht für dünne Oberflächenschichten mit Nanopartikeln, Poren und anderen Inhomogenitäten mit Abmessungen zwischen 1 – 100 nm. GISAXS wird verwendet, um Informationen über die Größe, Form und Ausrichtung dieser nanoskaligen Merkmale zu erhalten. Während SAXS (Kleinwinkel-Röntgenstreuung) für Nanomaterialien in Flüssig- oder Pulverform gedacht ist, wird GISAXS auf Oberflächenschichten auf flachen Substraten angewendet. Mit GISAXS können laterale Abmessungen und Anordnungen ermittelt werden.

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Kleinwinkel-Röntgenstreuung unter streifendem Einfall (GISAXS)

Dünnschicht-Nanomaterialien werden in den Bereichen Energietechnik, Photovoltaik, Halbleiterbauelemente, Photonik, Akustik und Katalyse aktiv erforscht, um nur einige zu nennen. Seit den frühen 1990er Jahren gab es einen rasanten Anstieg der Synthesemethoden für nanostrukturierte Dünnschichten. Die Dünnschicht-Synthese kann mit lithografischen Methoden kombiniert werden, meist um die Anordnung in Nanostrukturen zu optimieren.

Integrierte Schaltungen:
Poröse Siliziumdioxidschichten werden häufig in integrierten Schaltungen verwendet, in denen der Porositätsgrad zur Steuerung der dielektrischen Eigenschaften von Kondensatoren verwendet wird. Diese nanoporösen Materialien können mit amphiphilen Blockcopolymeren in einem Sol-Gel-Verfahren synthetisiert werden. Mithilfe strukturleitender Agentien können hoch geordnete nanoporöse Arrays erzeugt werden.

MagnetischeSpeichergeräte:
Metall- und Metalloxid-Nanopartikel-Arrays werden auf verschiedenen Wegen für elektronische und magnetische Anwendungen synthetisiert.

Optoelektronik und LEDs:
Erweiterte Molekularstrahlepitaxie- (MBE) und chemische Dampfphasenabscheidungs-Methoden (CVD) werden zur Herstellung von Halbleitern-Quantenpunkten und Nanodrähten für optoelektronische Anwendungen eingesetzt.

Katalyse:
Dünn- und Monoschichten von Edelmetallnanopartikeln können in Lösungsphasenmethoden synthetisiert und in der Katalyse eingesetzt werden.
Batterien und Gaslagersysteme:
Nanoporosität wird für die Lagerung von Gasen eingesetzt.

Qualitätskontrolle:
Während Reflektometrie detaillierte Tiefeninformationen über die Qualität der Grenzflächen liefern kann, deckt GISAXS laterale Abmessungen einschließlich Grenzflächenschritten und Unregelmäßigkeiten auf.

Die lösung von Malvern Panalytical

GISAXS-Experimente können auf dem Empyrean-Mehrzweckdiffraktometer durchgeführt werden. Eine vollständige Anleitung für den Einsatz der GISAXS-Konfiguration sowie GISAXS-Ausrichtung und -Messung finden Sie im Empyrean-Benutzerhandbuchs.

Für ein Experiment mit Cu Kα-Strahlung werden GISAXS-Daten in kleinen Winkeln gesammelt, beispielsweise im Bereich von 0 – 3o. Dieser Bereich ist ideal für die 2D-Bildgebung mit dem PIXcel3D-Detektor mit 55 μm Rastermaß. 2D-GISAXS-Messungen können mit den PIXcel3D- und PIXcel3D 2X2-Detektoren durchgeführt werden. Extrem niedriger Detektorhintergrund ermöglicht eine lange Zähldauer und dadurch die Beobachtung schwacher Streuung.