Ziel der Entwicklung

Ziel des Projekts war es, mit Hilfe der Röntgenfluoreszenz ein optimiertes zerstörungsfreies Messverfahren zur Bestimmung der Gradienten von Elementtiefenverteilungen in einer Dünnschicht unter Ausnutzung der Messerschneidenmethode (knife-edge-method) zu entwickeln. Dafür wurde ein innovativer Aufbau, der eine Auflösung von bis zu 100 Nanometer in teils 1.500 bis 2.000 Nanometer dicken Proben zulässt, realisiert. Des Weiteren wurden auf die jeweiligen Probensysteme angepasste theoretische Modelle für die Auswertung der Messdaten entwickelt. Das Projekt richtete sich in erster Linie auf die Analyse von CIGSe-Dünnschicht-Photovoltaikmodulen, sollte jedoch auch die Anwendbarkeit der Methode für Gradientenuntersuchungen an anderen Schichtsystemen in der industriellen Produktion möglich machen.

Vorteile und Lösungen

Mit Hilfe des Tiefenprofilmesssystems ist es im Prinzip möglich, Verteilungen von verschiedenen Elementen in Mikro- und Nanoschichten zerstörungsfrei zu bestimmen. Dazu wurde ein neuer Versuchsaufbau (Anregungsquelle, Optik, Probenhalter und Detektor) in Verbindung mit einer speziell dafür konzipierten Software konstruiert. Eine Glaskapillaroptik wurde eigens für dieses Projekt entworfen, hergestellt und analysiert. Sie ermöglicht einen Brennfleck von 25 Mikrometern bei einem Intensitätsgewinn von 18.000. Diese Minilinse wird in Zukunft auch für weitere Anwendungen von hohem Interesse sein und weiter optimiert werden. Die erreichte Justage ist stabil. Mit der aktuellen Konstruktion des Probenhalters können unterschiedlichste Probengeometrien problemlos eingesetzt und mikrometergenau eingerichtet werden. Das Messsystem besitzt gegenüber den am Markt vorhanden Schichtanalytikgeräten Alleinstellungsmerkmale.

Zielgruppe und Zielmarkt

Im Rahmen eines Technologietransfers ist vorgesehen, die Projektergebnisse an ein international renommiertes Unternehmen zu transferieren, das welweit erfolgreich RFA-Schichtanalytik-Messsysteme vertreibt. Dieses Unternehmen sollte dann auch die Weiterentwicklung zum Produkt übernehmen und etwa 2018 den Markteintritt realisieren.
Durch die Arbeiten im Projekt entstanden außerdem neue Softwaretools für den Einsatz der Röntgen-farbkamera (SLcam®), die von verschiedenen Forschungseinrichtungen erfolgreich im Bereich der Grundlagen- und angewandten Forschung eingesetzt wird. Diese Weiterentwicklungen können für die weitere Forschungstätigkeit des IAP e. V. auf dem Gebiet der Röntgenanalytik und der Auswertung großer Datenmengen genutzt werden.