Modifizierung und Analytik von Sensoroberflächen
Für die Charakterisierung von Sensorsubstraten eignet sich vor allem die Ellipsometrie, um die optischen Konstanten n (Brechnungsindex) und k (Absorptionskonstante) zu bestimmen. Basierend auf einem sogenannten Schichtenmodell lassen sich Schichtdicken und Homogenität von synthetisierten organischen Filmen mit Subnanometerauflösung bestimmen.
Das Potenzial der Ellipsometrie lässt sich durch die Ermittlung eines Höhenprofils zeigen. Delta- und Psi-Werte können ortsaufgelöst bestimmt werden. Die anschließende Simulation mittels einfließender Fitparameter ermöglicht die Darstellung eines Höhenprofils im Bereich mehrerer 100 µm. Mittels Fluidik kann der Schichtaufbau in situ dargestellt werden.
Die Rasterkraftmikroskopie zeigt das Höhenprofil im Bereich weniger µm. Über Kontaktwinkelmessungen werden die Benetzungseigenschaften vor und nach der Oberflächenbeschichtung bestimmt.
Beispiele:
Darstellung eines Schichtdickenprofils (2D und 3D) eines wenige nm-dicken, kovalent gebundenen Aminosilan-Films auf einem SiO2-Substrat. Zur Visualisierung wurde der Film photostrukturiert. An die Aminogruppen können beispielsweise über sog. EDC-Kupplung weitere Verbindungen (Fängermoleküle) angekoppelt werden.
- Bestimmung der Dispersion (Brechungsindex n und Absorptionskonstante k) von TOPAS®. Die gemessenen Parameter fließen wieder in die ellipsometrische Schichtdickenbestimmung dünner Filme auf TOPAS® ein.
- Rasterkraftmikroskopische Aufnahme (AFM) eines TOPAS®-Substrats. Die Oberflächen-rauigkeit beträgt ca. 3 nm (root mean square), Kontaktwinkel (H2O) 94°± 1°.
