Charakterisierung von Morphologie und ortsaufgelöster Zusammensetzung von Materialien für neuartige Energiewandlungs- und speichersyteme mittels eines Ionenmikroskops

Im Rahmen des Projektes wurde ein Ionenmikroskop (Version: ORION NanoFab der Firma Carl Zeiss Microscopy GmbH) er-worben, im Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf in Betrieb genommen und bereits für eine Reihe von Nutzer-Experimenten eingesetzt. Dies beinhaltete gleichermaßen Anwendungen in den Bereichen hochauflösende Ionenmikroskopie als auch Beispiele zur Materialmodifikation (Implantation und Strukturierung). Alle Leistungsparameter des Gerätes konnten erreicht werden. Die bisher durchgeführten Beispiel-Untersuchungen haben gezeigt, dass die Vorteile des Gerätes bei der Charakterisierung von iso¬lierenden, porösen oder keramischen Proben und die hohe Tiefenschärfe bei der Abbildung von hoher Relevanz bei der Unter¬suchung von Materialien für die Energietechnik sind.
Als darüber hinausgehendes Ergebnis konnte mittels einer eigenständigen Forschung eine Methode zur Bestimmung der Materialzusammensetzung von Probenoberflächen am Ionenmikroskop entwickelt werden. Dafür werden Verfahren der Ionen-analytik (Rückstreutechnik und Sekundärionen-Massenspektrometrie) eingesetzt. Die dabei realisierte technische Lösung (Flugzeit-Spektrometrie) erfordert nur wenige Zusatzkomponenten am Gerät. Die bisher erreichte Ortsauflösung beträgt ca. 50 nm und kann durch geringe Modifikationen am Gerät weiter verringert werden. Damit können am Ionenmikroskop erstmalig auch analytische Fragestellungen zur chemischen Zusammensetzung von Proben-Oberfläche im sub-100 nm Bereich untersucht werden.
Das Gerät steht im Rahmen der Nutzereinrichtung „Ionenstrahlzentrum“ des HZDR und des Nanoanalytik-Zentrums Dresdens für wissenschaftliche Untersuchungen, aber auch für Partner aus der Industrie zur Verfügung. Die technische und wissenschaftliche Betreuung des Gerätes ist langfristig gesichert, wodurch ein hoher Grad an Nutzerunterstützung angeboten werden kann.