Schicht- und Oberflächenanalytik für die Industrie und Forschung

Chemische und strukturelle Analyse

Das Fraunhofer IST bietet die Möglichkeit, die chemische Elementzusammensetzung von Schichten und Oberflächen mit hoher lateraler Auflösung (< 1 µm mittels EDX/WDX) und hoher vertikaler Auflösung (~1 nm mittels SIMS), hoher Nachweisgrenze und hoher Oberflächenempfindlichkeit (XPS) zu bestimmen. 

Mit Hilfe der Röntgenbeugung (XRD) können die Kristallstruktur, Korngrößen, Texturen und Eigenspannungen charakterisiert werden.

Mikroskopie und Oberflächenvermessung

Am Fraunhofer IST stehen eine Vielzahl von Mikroskopie-Verfahren zur Verfügung, die einen großen Bereich verschiedener Vergrößerungen abdecken: Das beginnt mit der einfachen Stereolupe, gefolgt von diversen optischen Mikroskopen mit hochwertiger digitaler Bildaufnahme, konfokaler Lasermikroskopie, die eine optische 3D-Abbildung und Vermessung erlaubt, taktile Profilometrie zur 2D- und 3D-Abbildung von Oberflächen, Rasterelektronenmikroskopie mit bis zu 100 000-facher Vergrößerung und schließlich der Rasterkraftmikroskopie (AFM), mit der höchste laterale und vertikale Auflösungen (< 1 nm) erreicht werden.

Mechanische Charakterisierung

Das IST bietet eine Reihe von Mess- und Prüfverfahren, mit denen mechanische Eigenschaften von Schichten und Oberflächen bestimmt werden können. Das sind z. B. die Mikro- und Nanoindentierung, mit denen sich Härte und Elastizitätsmodul von Schichten im Mikro- und Submikrometerbereich bestimmen lassen. Mechanische Eigenspannungen können bei kristallinen Materialien mittels Röntgenbeugung (siehe XRD) bestimmt werden. Eine weitere wichtige mechanische Kenngröße von Schichten ist auch die Stärke der Haftung von Schichten auf dem Substrat. Diese kann bei harten Materialien mittels Scratch- oder Rockwelltest bestimmt werden. Zug- und Biegetest können spezielle Dehnungsbelastungen von beschichteten Bauteilen simulieren. Und nicht zuletzt ist die Schichtdicke eine der wesentlichen Basisgrößen, die bestimmt wird. Hierfür gibt es abhängig von Material, Dicke, Substrat, Geometrie, etc. eine ganze Palette von Verfahren, die jeweils für unterschiedliche Anwendungen optimale Ergebnisse liefern.

Reibungs- und Verschleißmessung

Am Fraunhofer IST stehen eine Reihe von Reibungs- und Verschleißprüfständen zur Verfügung, mit denen sich verschiedene mechanische Kontaktsituationen nachstellen lassen: Trockenlauf, Lauf unter Schmierstoffen, Lauf bei hohen Temperaturen oder hohen Lasten, abrasiver Bedingungen, Ermüdungsverschleiß oder Prüfung auf der Mikroskala. Viele dieser Prüfungen können entsprechend ISO-, DIN- oder ASTM-Norm durchgeführt werden.

Optische Charakterisierung

Schichten und Oberflächen können am Fraunhofer IST mithilfe verschiedener optischer Verfahren charakterisiert werden. Sowohl für Substrate oder Einzelschichten als auch Schichtstapel werden die spektralen Eigenschaften wie Transmission, Reflexion oder Absorption aber auch der Brechungsindizes und Schichtdicken ermittelt. Neben einer normgerechten oder an Kundenbedürfnisse angepassten Messung bieten wir auch die Auswertung und Interpretation der Messdaten.

Photokatalytische Messtechnik

Photokatalytisch aktive Materialien und Oberflächen versprechen selbstreinigende, luftreinigende und antimikrobielle Eigenschaften. Als Maß der photokatalytischen Aktivität gilt die Bestimmung der Wirksamkeit, also wie effektiv und effizient schädliche oder störende Substanzen abgebaut werden. Das Fraunhofer IST bietet seinen Kunden für ihre Produkt- und Technologieentwicklung eine hohe Anzahl spezifischer und normgerechter Prüfmethoden für die unterschiedlichen Anwendungsbereiche.

Weitere Analysemethoden