Mit dem ZoneSEM und dem ZoneTEM bietet unser Partner Hitachi Lösungen für die Elektronenmikroskopie an, um Substratoberflächen schnell und effizient von Verunreinigungen durch kohlenstoffhaltige Spezies zu befreien.
Ein häufiges Problem in der Elektronenmikroskopie stellen Adsorptionen durch organische Verbindungen auf Substratoberflächen dar. Typischerweise führt die Exposition von Proben bei der Präparation, der Lagerung oder dem Transfer ins Elektronenmikroskop zu einer Kontamination durch entsprechende Moleküle. Auch die Atmosphäre in einer Mikroskopkammer trägt zur Verunreinigung von Oberflächen bei. Während des Rastervorgangs aktiviert der Elektronenstrahl die Adsorbate, sodass diese sich untereinander zu Polymermolekülen vernetzen. Die Substratoberfläche erfährt somit während des fortschreitenden Rasterprozesses eine kontinuierliche Bedeckung im Messbereich. Dadurch wird die Beobachtbarkeit der eigentlichen Oberflächenstruktur im Elektronenmikroskop oftmals stark eingeschränkt.
In der Praxis gestaltet es sich als ineffizient, derartige Kontaminationen durch klassische Oberflächenreinigungsverfahren zu beseitigen: Bei Flüssigreinigung mit organischen Lösungsmitteln haften Restmoleküle an, Desorption durch Heizen erfolgt bei vielen Proben nicht oder nur unvollständig und bei Plasmareinigung besteht das Risiko, zu beobachtende Oberflächenstrukturen durch invasive Einwirkung irreparabel zu schädigen.
Die Oberflächenreinigung mit Ozon hingegen stellt eine schonende und effektive Methode zur Entfernung von kohlenstoffhaltigen Kontaminationen dar: Eine UV-Lampe generiert über der zu reinigenden Probenoberfläche aus dem atmosphärischen Disauerstoff in einem photochemischen Prozess hochreaktive Ozonmoleküle. Die störenden Verunreinigungen werden in der Folge durch das Ozon zu leicht flüchtigen Verbindungen wie Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidiert. Das Resultat dieses Reinigungsvorgangs ist eine Oberfläche, deren Strukturdetails mit dem Elektronenmikroskop wieder direkt beobachtbar sind.
Die Modelle ZoneSEM und dem ZoneTEM von Hitachi sind Ozonreiniger, welche speziell auf die Bedürfnisse von Elektronenmikroskopisten maßgeschneidert sind. So ist es möglich, Substrate gemeinsam mit den Probenhaltern in das Kammervolumen zu laden, wodurch nach dem Reinigungsprozess die Transferzeit ins Elektronenmikroskop verkürzt wird. Die Sauerstoffkonzentration in der Kammer ist über den Vakuumdruck einstellbar, wodurch die Exposition der Oberfläche gegenüber dem Ozon spezifisch auf die individuellen Anforderungen der Probe angepasst werden kann. Im ZoneTEM ist zudem eine beidseitige Ozonbehandlung von TEM-Proben möglich und es können bis zu drei Probenhalter gleichzeitig in das System eingebracht werden.

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