Power Spectral Density (PSD) Analyse

PSD einer Aluminium-Beschichtung (rot) verglichen mit einem unbeschichteten Substrat (grau).

Zur Charakterisierung von Nanostrukturen auf Oberflächen und Schichten haben sich verschiedene topographische Messverfahren wie die Rasterkraftmikroskopie und die Weißlichtinterferometrie etabliert. Aus den gemessenenen Oberflächentopographien werden einfache und anschauliche Rauheitsparameter berechnet. Diese enthalten jedoch nur Teilinformationen, beispielsweise über die vertikale Dimension (rms Rauheit).

Eine umfassendere Beschreibung von Nanostrukturen bietet die Leistungsspektraldichte-Funktion (PSD - Power Spectral Density). Sie ist im Wesentlichen das Betragsquadrat des Fourierspektrums der Oberflächentopographie und enthält alle notwendigen Informationen über die vertikale und laterale Verteilung einzelner Strukturanteile.

Diese Verteilung ist in vielen Fällen direkt relevant für funktionale Eigenschaften wie Benetzung und Streulichtverhalten. Darüber hinaus ermöglicht die Betrachtung von PSD-Funktionen anschauliche quantitative Analysen von Schichtwachstums- und Politurprozessen, die direkt in eine Modellbildung und Optimierung einfließen können. Oberflächen-PSD-Funktionen ermöglichen überdies die Kombination verschiedener Messverfahren und die Fusion und einheitliche Beschreibung der Ergebnisse.