Werkstoffkunde / Analytik

Die Abteilung Werkstoffkunde / Analytik am Fraunhofer FEP verfügt über vielfältige Methoden zur Charakterisierung von dünnen Schichten und Oberflächen. Die Methoden und die umfangreichen analytischen Erfahrungen unserer Mitarbeiter stehen uneingeschränkt für die Produkt- und Technologieentwicklungen innerhalb unseres Institutes und als Dienstleistung für unsere Kunden zur Verfügung. Typische Anwendungsfelder sind Schichten für Optik, Sensorik, Displays, Photovoltaik, Verpackung, Korrosions- und Verschleißschutz.

Struktur und Gefüge

  • FE-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM), SU8000 (Hitachi)
  • Ionenpräparation von Querschnitten, Cross Section Polisher SM-09010 (JEOL)
  • Metallographische Präparationstechnik (Struers) und Lichtmikroskop Polyvar 2 Met (Reichert)

Bruch und Oberfläche einer Al2O3-Hartstoffschicht

Bruch und Oberfläche einer Al2O3-Hartstoffschicht

Gefüge einer AlN-Schicht für piezoelektrische Anwendungen

Gefüge einer AlN-Schicht für piezoelektrische Anwendungen

Ionenpräparierter Querschnitt einer CdTe-Solarzelle

Ionenpräparierter Querschnitt einer CdTe-Solarzelle

Chemische Zusammensetzung

  • Energiedispersive Spektrometrie von Röntgenstrahlen (EDS), Apollo XV (EDAX)
  • Optische Glimmentladungsspektrometrie (GD-OES), GD-Profiler 2 (HORIBA Jobin Yvon)
EDS-Spektrum einer AlOxNy-Schicht

EDS-Spektrum einer AlOxNy-Schicht

GD-OES Intensitäts-Zeit-Profil eines Sonnenschutzsystems mit  5 × 10 nm Silberschichten

GD-OES Intensitäts-Zeit-Profil eines Sonnenschutzsystems mit 5 × 10 nm Silberschichten

GD-OES Konzentrations-Tiefenprofil einer transparenten und leitfähigen ITO-Schicht

GD-OES Konzentrations-Tiefenprofil einer transparenten und leitfähigen ITO-Schicht

Topographie, Oberfläche und Schichtdicke

  • Rasterkraftmikroskopie (AFM), Explorer (Topometrix)
  • Profilometrie, P15-LS (Tencor)
  • Calotest (CSEM)
  • Kontaktwinkel, OCA 20 (Data Physics)
AFM-Abbildung der Oberfläche einer FTO-Schicht

AFM-Abbildung der Oberfläche einer FTO-Schicht

Profilometrie-Rauheitsscan einer PET Folie

Profilometrie-Rauheitsscan einer PET Folie

AFM-Abbildung der Oberfläche einer sehr glatten SiO2-Schicht

AFM-Abbildung der Oberfläche einer sehr glatten SiO2-Schicht

Permeationsbarriere

  • Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) nach DIN EN ISO 15106-03, WDDG (Brugger Feinmechanik);
    Messbereich 10-3 bis 10 g/(m2d)
  • Wasserdampfdurchlässigkeit, HiBarSens (Sempa);
    Messbereich 10-6 bis 10-3 g/(m2d)
  • Sauerstoffdurchlässigkeit (OTR) nach DIN 53380-3 und ASTM D 3985-05, OX-TRAN 2/20 (Mocon);
    Messbereich 0,1 bis 200 cm3/(m2d bar)

Optische, mechanische und elektrische Eigenschaften

  • Spektroskopische Ellipsometrie SE850 (SENTECH)
  • UV/VIS/NIR-Spektroskopie, Lambda 950 (Perkin Elmer)
  • Lichtstreuung, Haze-guard plus (BYK-Gardner)

 

  • Härte- und Elastizitätsmodul, Nano Indenter XP (MTS)
  • Schichtspannungen, Profilometer P15-LS (TENCOR)
  • Haftfestigkeit durch Ritztest, MST4 (CSEM)
  • Abriebbeständigkeit (Taber Abraser)

 

  • I-U Kennlinien von Solarzellen (Sun 300, LOT)
  • Quanteneffizienz, Oriel IQE-200 (Newport)
  • Hell- und Dunkelleitfähigkeit (SÜSS Prober und Keithley)
  • Vierspitzenmessplatz, FPP 5000 (Veeco)

Bestimmung optischer Eigenschaften durch spektroskopische Ellipsometrie (SE850; Sentech)
© Foto Fraunhofer FEP

Bestimmung optischer Eigenschaften durch spektroskopische Ellipsometrie (SE850; Sentech)

Bestimmung Härte und E-Modul dünner Schichten durch Nanoindentation  (Nano Indenter XP; MTS)
© Foto Fraunhofer FEP

Bestimmung Härte und E-Modul dünner Schichten durch Nanoindentation (Nano Indenter XP; MTS)

Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit (SÜSS Prober und Keithley)
© Foto Fraunhofer FEP

Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit (SÜSS Prober und Keithley)

Korrosions- und Klimatests

  • Korrosionsprüfsystem für Kondenswasser- und Salzsprühtest, SKB 400 A-SC (Liebisch)
  • Klimakammer – 40 ... 150 °C mit regelbarer Feuchte, SH-241 (ESPEC)