Die Liste der oberflächenanalytischen Methode möchte einen Überblick über die verschiednen Methoden, die eingesetzten Teilchen beziehungsweise Wellen, die detektierte Größe oder Teilchen oder Welle sowei den ausgenutzten Effekt geben.
| Strahlung/Teilchen | mittlere freie Weglänge im Festkörper/Gas | Beispiele |
|---|---|---|
| Elektronen | klein (Coulomb-Wechselwirkung), abhängig von kinetischer Energie, siehe Universelle Kurve | |
| Photonen | groß (keine Coulomb-Wechselwirkung) | UV-Strahlung, Infrarotstrahlung, Röntgenstrahlung |
| neutrale Teilchen | keine, Umkehrpunkt vor Oberfläche | Helium-Atome, Wasserstoff-Moleküle |
| Ionen | klein (Coulomb-Wechselwirkung) | |
| magnetische Felder | groß | |
| Wärme | groß |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| Rastertunnelmikroskop (STM) | Elektronische Zustandsdichte (LDOS) und Topographie an der Oberfläche im Ortsraum, Überstrukturen | Elektronen | Tunnelstrom/z-Position der Spitze | Tunneleffekt |
| Rasterkraftmikroskop (AFM) | Topographie an der Oberfläche im Ortsraum | Schwingende Spitze (Cantilever) | Ablenkung eines Laserstrahls (Frequenz-, Phasen- und Amplitudenänderung) | Kraft zwischen AFM-Cantilever und Oberfläche (Pauli-Repulsion, van-der-Waals-Wechselwirkung) |
| Nahfeldmikroskopie (SNOM) | ||||
| Chemisches Kraftmikroskop (CFM) | ||||
| Magnetkraftmikroskop (MFM) |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) | Oberflächenstruktur im Ortsraum, Gleitebenen von Kristalliten auf der Oberfläche | Elektronen | Elektronen | Transmission von Elektronen durch eine dünne Probe |
| Raster-Elektronen-Mikroskopie (SEM) | Oberflächenstruktur im Ortsraum, Gleitebenen von Kristalliten auf der Oberfläche | Elektronen | Elektronen | Abrastern der Probe mit Elektronenstrahl |
| Raster-Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (STEM) | Oberflächenstruktur im Ortsraum, Gleitebenen von Kristalliten auf der Oberfläche | Elektronen | Elektronen | Kombination aus TEM und SEM |
| Röntgenmikroanalyse (XRMA) | ||||
| Photoemissions-Elektronenmikroskopie (PEEM) | Magnetische Domänenstruktur im Ortsraum | Zirkular polarisierte Röntgenphotonen | Photoelektronen | Photoelektrischer Effekt, vergrößerte Darstellung der emittierten Photoelektronen auf einem Leuchtschirm |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| Feldemissionsmikroskopie (FEM) | Abbildung der Struktur von Spitzen, keine atomare Auflösung | elektrisches Feld ionisiert Spitzenatome | emittierte Elektronen aus der Spitze auf Fluoreszenzschirm | Ionisation, Tunneleffekt |
| Feldionenmikroskopie (FIM) | Abbildung der Struktur von Spitzen, atomare Auflösung | elektrisches Feld, Bildgas | Bildgas mit Fluoreszenzschirm | Ionisation des Bildgases, Tunneleffekt |
| Felddesorption/Feldverdampfung | Abbildung der Struktur von Spitzen | elektrisches Feld | Adatome/Spitzenatome | Desorption von Adatomen der Spitze/Verdampfung von Spitzenmaterial |
| Feldionenmassenspektrometrie | Zusammensetzung von Spitzen | elektrisches Feld, Bildgas | Molare Masse von Spitzenatomen durch Time-of-flight-Massenspektrometer (TOF) | Desorption von Atomen der Spitze, Unterschiedliche Flugzeit bei unterschiedlichen Massen im TOF |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie (XPS) | Oxidationszustand und Konzentration von Elementen im Oberflächenbereich | Röntgen-Photonen | Photo-Elektronen | Photoelektrischer Effekt |
| Auger-Elektronen-Spektroskopie (AES) | Oxidationszustand und Konzentration von Elementen im Oberflächenbereich | Röntgen-Photonen oder Elektronen | Auger-Elektronen | Auger-Effekt |
| Ultraviolet-Photoelektronen-Spektroskopie (UPS) | Elektronische Struktur | Photonen im UV-Bereich | Photo-Elektronen | Photoelektrischer Effekt |
| Metastabilen-Einschlag-Elektronenspektroskopie (MIES) | Elektronische Struktur | Metastabile Heliumatome | Auger-Elektronen | Abregung der metastabilen Atome an der Oberfläche; Auger-Effekt |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| Infrarotspektroskopie (IR) | Spektrum, Schwingungsmoden von Adsorbaten (oft Kohlenmonoxid als Sonde) | Infrarot-Photonen | Infrarot-Photonen | Schwingungsanregung von IR-aktiven Banden |
| Ramanspektroskopie | Spektrum, Schwingungsmoden von Adsorbaten | VIS- ,NIR-Laser | Rayleigh/Raman-Streuung (VIS, NIR) | Schwingungsanregung von raman-aktiven Banden |
| Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS) | Spektrum | Elektronen | Elektronen | Anregung von Prozessen im Festkörper: Phononenanregung, Plasmonenanregung, Ionisation |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| Ionen-Streu-Spektroskopie (ISS=LEIS) | Molare Masse der Oberflächenatome auf der äußersten Lage (qualitativ) | niederenergetische Ionen (oft positive Edelgas- oder Alkalimetallionen) | gestreute Ionen mit einem Massenspektrometer | Elastische Streuung von Ionen an der Oberfläche, Energie- und Impulserhaltung |
| Sekundär-Ionen-Massenspektrometrie (SIMS) | Molare Masse der Atome im Tiefenprofil der Oberfläche (quantitativ) | Ionen (oft positive Edelgas- oder Metallionen) | Cluster und Fragmente der Oberfläche, gestreute Ionen mit einem Massenspektrometer | Sputtern der Oberfläche |
| Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS) | Zusammensetzung der Oberfläche | hochenergetische Helium-Ionen | ||
| Nukleare Reaktions-Analyse (NRA) | Zusammensetzung der Oberfläche | hochenergetische Ionen oder Neutronen | Zerfallsprodukte von Kernreaktionen | Kernreaktionen |
| Sekundär-Neutralteilchen-Massenspektrometrie (SNMS) |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
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| (Surface) Extended X-Ray absorption Fine Structure ((S)EXAFS=XANES) | Informationen über Nahordnung, Bindungslängen, Koordinationszahl | durchstimmbere Röntgen-Photonen (Synchrotronstrahlung) | Röntgen-Photonen | Interferenz von ursprünglichen Photoelektronen und an Nachbaratomen gestreuten Photoelektronen führen zu anderer Wahrscheinlichkeit für Photoelektrischen Effekt |
| X-Ray Absorption near edge Structure (XANES=NEXAFS) | Informationen über Nahordnung, Elektronische Struktur, Oxidationszustand | durchstimmbere Röntgen-Photonen (Synchrotronstrahlung) | Röntgen-Photonen | wie EXAFS aber genauere Auflösung der in Absortionskantennähe |
| Mößbauerspektroskopie | Zusammensetzung, Strukturinformationen, Oxidationszustände, Partikelgröße | Gammastrahlung (meist aus ) | Gammastrahlung | Mössbauereffekt, Dopplereffekt |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
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| Raster-Tunnel-Spektroskopie (STS) | Zustandsdichte der Oberflächenregion im Ortsraum | Elektronen, Variation von Ort und Tunnelspannung | Tunnelstrom | Tunneleffekt |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED) | Oberflächenstruktur im reziproken Raum, Überstrukturen, 2D-Fernordnung muss vorhanden sein | niederenergetische Elektronen | gebeugte Elektronen | Beugung |
| Röntgenbeugung (XRD) | Gitterstruktur des gesamten Festkörpers im reziproken Raum, 3D-Fernordnung muss vorhanden sein | Röntgen-Photonen | gebeugte Röntgenstrahlung | Beugung |
| MEED | Monolagen-Wachstum in Abhängigkeit von der Zeit, Fernordnung bei voller Monolage muss vorhanden sein | Elektronen | gebeugte Elektronen | Beugung |
| Reflection high energy electron diffraction (RHEED) | in-situ-Strukturanaylse während Deposition, Fernordnung muss vorhanden sein | Elektronen | Elektronen | Beugung mit kleinem Glanzwinkel |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
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| Temperatur-programmierte Desorption (TPD) | Ordnung der Desorptions-Kinetik, Anzahl Teilchen pro Monolage | Wärme | Desorbierte Oberflächen-Teilchen | Desorption bei Temperaturerhöhung |
| Methode | Erhaltene Informationen | eingesetztes Teilchen/Welle | detektierte Größe/Teilchen/Welle | ausgenutzter Effekt |
|---|---|---|---|---|
| BET-Messung | Größe von Oberflächen | Stickstoff | Adsorption | Adsorption / Desorption bei Temperaturerhöhung |
| Chemisorption | aktive Zentren | Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid | Chemisorption, Adsorption | Chemisorption, Desorption |
| Jahr / Fachgebiet | Person | Nationalität | Begründung für die Preisvergabe |
|---|---|---|---|
| 1932 Chemie |
Irving Langmuir | .svg){kind=small} Vereinigte Staaten
|
„für seine Entdeckungen und Forschungen im Bereich der Oberflächenchemie“ |
| 1937 Physik |
Clinton Davisson und George Paget Thomson |
Vereinigte Staaten Vereinigtes Königreich
|
„für ihre experimentelle Entdeckung der Beugung von Elektronen durch Kristalle“ |
| 1981 Physik |
Kai Manne Siegbahn |  Schweden
|
„für seinen Beitrag zur Entwicklung der hochauflösenden Elektronenspektroskopie“ |
| 1986 Physik |
Gerd Binnig und Heinrich Rohrer |
 Deutschland Schweiz
|
„für ihre Konstruktion des Rastertunnelmikroskops“ |
| 2007 Chemie |
Gerhard Ertl | Deutschland
|
„für seine Studien von chemischen Verfahren auf festen Oberflächen“ |
| 2007 Physik |
Albert Fert und Peter Grünberg |
 Frankreich Deutschland
|
„für die Entdeckung des Riesenmagnetwiderstands (GMR)“ |