Zeta-Potential von Wafern

gesponsertAnwendungsbericht Zeta-Potential von Wafern

27.06.2023 Lesedauer: 2 min

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Der Zeta-Potential Analysator ZPA 20 ermöglicht die Untersuchung von plattenförmigen Festkörpern, Membranen und Fasern.
(Bild: © Copyright by DataPhysics Instruments GmbH, Filderstadt)

Die Ladungssituation an einer Oberfläche hat Einfluss auf die Adsorptionskinetik von Partikeln. Eine leistungsfähige Technik zur Bewertung geladener Oberflächen ist die Messung des Zeta-Potentials, also des elektrischen Potentials von festen Oberflächen in Kontakt mit einer Elektrolytlösung. Aus pH-abhängigen Zeta-Potential-Messungen lassen sich Rückschlüsse auf die Art der funktionellen Oberflächengruppen und Adsorptionsprozesse ziehen.

Mehr über das Zeta-Potential erfahren

Für diesen Anwendungsbericht wurden das Zeta-Potential und der isoelektrische Punkt eines oxidierten Siliziumwafers (SiO₂-Wafer) sowie eines oxidierten Siliziumwafers, beschichtet mit einer dünnen Aminopropylsilanschicht, (SiO₂-APS-Wafer) analysiert. Dazu wurde der Zeta-Potential Analysator ZPA 20 von DataPhysics Instruments und der Strömungsstrommethode verwendet. Dank der automatischen Titrationsfunktion der Dosiereinheit LDU 25 kann das Zeta-Potential automatisch in einem pH-Bereich von 2 bis 12 bestimmt werden.

DataPhysics Instruments GmbH

Raiffeisenstraße 34
70794 Filderstadt
info@dataphysics-instruments.com
www.dataphysics-instruments.com

Isoelektrischer Punkt und Ladungssituation

(Bild: © Copyright by DataPhysics Instruments GmbH, Filderstadt)

Das Diagramm zeigt das Zeta-Potential der Waferoberflächen als Funktion des pH-Werts der Elektrolytlösung. Die Kurven zeigen die typische Abnahme des Zeta-Potentials von positiven Werten bei einem niedrigen pH-Wert zu negativen Werten bei steigendem pH-Wert. Ein Parameter zur Charakterisierung der Ladungssituation an der Oberfläche ist der sogenannte isoelektrische Punkt, also der pH-Wert, bei dem das Zeta-Potential gleich Null ist. Für den oxidierten Siliziumwafer liegt der isoelektrische Punkt bei einem pH-Wert von 2,5, was auf das Vorhandensein von sauren Hydroxylgruppen hinweist. Der isoelektrische Punkt der mit APS beschichteten Siliziumoberfläche liegt bei einem pH-Wert von etwa 7, was charakteristisch für basische Gruppen ist. Dies beweist, dass die basische APS-Beschichtung erfolgreich aufgebracht wurde. Im Gegensatz zur oxidierten Siliziumoberfläche ist die beschichtete Oberfläche bei pH-Werten < 7 positiv geladen. Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass APS-beschichtete Siliziumwafer bei einem neutralen pH-Wert ein positives Oberflächenpotenzial aufweisen und daher weniger dazu neigen, positiv geladene Verunreinigungen anzuziehen.

Da die Probe im ZPA 20 aus beiden Richtungen überströmt wird, gibt der gleichbleibende, sinusförmige Charakter der Druckrampen in der weiteren Analyse Aufschluss darüber, dass die Proben homogen präpariert wurden und die APS-Beschichtung stabil ist.

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