Mikroskopieanwendungen für die Materialwissenschaften

Nanowissenschaften und Nanomaterialien

Lösungen für die dringendsten Herausforderungen im Bereich der Nanowissenschaften und der Nanotechnologie

Die Nachfrage nach immer kostengünstigeren und schnelleren Geräten zählt zu den wichtigsten Innovationstreibern der Nanotechnologie. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, dringen Wissenschaftler in immer komplexere Bereiche der Forschung auf dem Gebiet der Halbleitertechnik, niederdimensionalen Materialien, Dünnfilme, Photonik und Mikro- und Nanofluidik vor. Anders gesagt: Die Nanowissenschaften unterliegen einem ständigen Innovationsdruck, um Technologien zu entwickeln, die die aktuellen Standards immer wieder aufs Neue übertreffen.

Die Nanomaterialforschung ist jedoch immer nur so gut, wie die zur Verfügung stehenden mikroskopischen Tools. Mit den richtigen Tools ist es möglich, entscheidende Informationen über die Probe zu gewinnen – und je komplexer Ihre Probe oder Forschungsprojekt, desto höher die Anforderungen. Wenn Ihr Mikroskop nicht das leisten kann, was Sie für Ihre Forschung brauchen, werden Sie mit Ihrem Projekt abgehängt.

Erfahren Sie hier mehr über Lösungen von ZEISS Microscopy und wie diese Ihre Forschung unterstützen

Halbleiter- und Elektronikforschung

Niederdimensionale Materialien

Dünnfilme

Photonik

Mikro- und Nanofluidik

Das sagen unsere Kunden Dr. Claus Burkhardt Gruppenleiter Angewandte Materialwissenschaften und Elektronenmikroskopie, NMI Reutlingen

„Stellen Sie sich vor, Sie könnten magnetische Momente von nur 1 bohrschen Magneton erfassen. Zu sehen wären Spin-Flips einzelner Elektronen. Genau das versuchen wir mit supraleitenden Quanten-Interferenzgeräten, sogenannten nanoSQUIDs, zu erreichen. NanoSQUIDs bestehen aus Josephson-Kontakten, die in einem Ring angeordnet sind. Sie verfügen über ultradünne, isolierende Tunnelbarrieren mit einer Dicke von etwa 1 nm. Wir stellen unsere SQUIDs mit einem ZEISS Orion NanoFab her. Für ultradünne Proben wird aufgrund der geringen Größe der Kontakte ein TEM benötigt. Die Defekte im Kristall können anschließend weiter untersucht werden. Eine zielgerichtete Präparation ist für das Wiederauffinden relevanter Bereiche entscheidend und kann nur mit einem FIB-SEM durchgeführt werden. Eine atomare Auflösung kann nur erreicht werden, wenn dünnste Proben hoher Qualität zur Verfügung stehen.“

TEM-Lamellen präparieren und nanoSQUIDs untersuchen

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In diesem Video erfahren Sie, wie Benedikt Müller, Universität Tübingen, und Claus Burkhardt, NMI Reutlingen, mithilfe von ZEISS Crossbeam und des Workflows zur Präparation von TEM-Lamellen in der Lage sind, die Kristallstruktur von NanoSQUIDS zu analysieren.

Anwendungen

Mikromechanische Tests
Spurenelemente in Dünnfilmen
3D‑Analyse von Nanomaterialien
3D‑gedruckte Nanogitterstruktur
CVD-gewachsene MoS2-2D‑Kristalle in Si/SiO2-Substrat
Strukturierte Goldplättchen
3D‑Stacked-Die-Verbindung
Mikrofluidik-Beispiel

Mikromechanische Tests
Säulen-Array, herausgearbeitet mit dem FS-Laser in der Probe einer Titanlegierung. Diese Säulen eignen sich beispielsweise für mikromechanische Prüfungen oder als Probenpräparation für Röntgenmikroskope nach einem Liftout. Größe der Säulen: Höhe 100 µm, Abstand an allen Seiten 150 µm, Durchmesser an der Spitze 30 µm. Laserbearbeitungszeit für das gesamte Array 2,5 Minuten. Sehfeld 2,010 mm. ZEISS Crossbeam 350 Laser
Spurenelemente in Dünnfilmen
Perowskitsolarzelle auf einem Glassubstrat nach Top-Down-SIMS-Messung. ROI 500 Mal mit Galliumstrahl gescannt. Spektroskopische Analyse der Sekundärionen gemäß ihres Masse-Ladungs-Verhältnisses. In allen Schichten ist ein signifikantes Na-Signal zu beobachten. Die Zusammensetzung und Verteilung der Spurenelemente kann mit SIMS untersucht werden und beeinflusst nachweislich die Leistung von Dünnschicht-Photovoltaikzellen (links: SEM-Bild, Maßstab 2 μm; rechts: Na-SIMS-Karte). ZEISS Crossbeam 350 FIB-SEM mit Time of Flight (ToF)-SIMS-Detektor. Probe mit freundlicher Genehmigung von Arafat Mahmud, RSEEME, Australian National University.
3D‑Analyse von Nanomaterialien
Degradation der Mikrostruktur in einer Festoxid-Elektrolysezelle (Solid Oxide Electrolyzer Cell, SOEC). 3D-FIB-SEM/EDX ermöglicht die Quantifizierung des Ausmaßes der mikrostrukturellen Gefügeveränderungen und der nachteiligen Auswirkungen auf die Zellleistung. Siehe auch: Charakterisierung von SOECs mit fortschrittlicher FIB-SEM-Tomografie – ein Whitepaper von ZEISS. ZEISS Crossbeam mit EDX, ZEISS Atlas 5 mit 3D‑Analytics-Modul. Probe mit freundlicher Genehmigung von M. Cantoni, EPFL, Lausanne, Schweiz.
3D‑gedruckte Nanogitterstruktur
Abbildung im Zernike-Phasekontrast vor In-situ-Komprimierungsexperimenten (Probenbreite 30 µm). ZEISS Xradia Ultra. Probe mit freundlicher Genehmigung von: R. Schweiger, KIT, Deutschland.
CVD-gewachsene MoS2-2D‑Kristalle in Si/SiO2-Substrat
Das RISE-Bild (Raman-Imaging und Rasterelektronenmikroskopie) zeigt Knicke und überlappende Bereiche der MoS2-Kristalle (grün), Multischichten (blau) und Monoschichten (rot). ZEISS Sigma mit RISE. Sehfeld: 33 μm.
Strukturierte Goldplättchen
Untersuchung im Rahmen der Grundlagenforschung zu plasmonischen Effekten.
ZEISS GeminiSEM 560. Weitere Informationen: Science Advances 3, e1700721 (2017). Bild: Mit freundlicher Genehmigung der Universität Stuttgart, 4. Physikalisches Institut und Zentrum für Angewandte Quantentechnologie, Deutschland. Sehfeld: 47,64 µm.
3D‑Stacked-Die-Verbindung
Cu‑Säulen-Microbumps in 760 µm Tiefe, Anfertigung der Querschnitte in weniger als einer Stunde. Sehfeld: 2,58 mm, ZEISS Crossbeam laser.
Mikrofluidik-Beispiel
20 nm breite Nanokanäle in verschiedenen Konfigurationen bis 20 µm Länge. ZEISS Crossbeam und ZEISS Atlas 5 mit NPVE-Modul, Sehfeld: 59 μm.

ZnO-Nanopartikel auf einem Kohlenstofffilm

STEM-Kippserie, die gezeigten STEM-Bilder im Hellfeld sind ein Beispiel der gleichzeitig insgesamt vier mit dem aSTEM-Detektor erfassten Signale unter Verwendung des speziellen Probenhalters für die STEM-Tomografie. ZEISS GeminiSEM.

3D‑Tomografie und Analyse

Mehrschichtiges Metallsystem erläutert anhand einer kanadischen Münze; typischer FIB-SEM-Workflow mit Materialabtrag, Bildgebung, EBSD (oben in diesem Video) und EDX (unten). Details, Zeile oben, von links nach rechts: EBSD, Kupfer, Bandkontrast; EBSD, Eisen, Euler-Färbung; EBSD, Nickel, IPF X. Zeile unten, von links nach rechts: EDX-Elementverteilungsbild mit: Kupfer, Eisen, Nickel. ZEISS Crossbeam mit EDX, ZEISS Atlas 5 mit 3D Analytics-Modul, EDX, EBSD.

Anleitungsvideos

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TEM-Vorbereitung

Standard-Workflow

TEM-Probenpräparation mit ZEISS Crossbeam
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TEM-Vorbereitung

Planaransicht-Workflow

TEM-Probenpräparation in der Planaransicht-Geometrie mit ZEISS Crossbeam
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TEM-Vorbereitung

Rückseiten-Workflow

TEM-Probenpräparation in der Rückseiten-Geometrie mit ZEISS Crossbeam
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„Cut-to-ROI“-Workflow

Die lasergestützte TEM-Probenvorbereitung

TEM-Probenpräparation eines tief gelegenen Interessensbereichs mit ZEISS Crossbeam laser
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LaserFIB

Neuer Workflow für den massiven Materialabtrag

Downloads

ZEISS Atlas 5

Characterization of Solid Oxide Electrolysis Cells by Advanced FIB-SEM Tomography

1 MB

Download
Achieving Nano-scaled EDS Analysis in an SEM

with a Detector for Transmission Scanning Electron Microscop

863 KB

Download
X-ray Nanotomography in the Laboratory

with ZEISS Xradia Ultra 3D X-ray Microscopes

6 MB

Download
Zielgerichtete Probenpräparation mit dem ZEISS Crossbeam laser

1009 KB

Download
FIB-SEM Fabrication of Atom Probe Specimens with ZEISS Crossbeam

1 MB

Download
$Vorschaubild von Topography and Refractive Index Measurement$

Topography and Refractive Index Measurement

of a Sub-μm Transparent Film on an Electronic Chip by Correlation of Scanning Electron and Confocal Microscopy

1 MB

Download