Определение толщин покрытий.
Метод, реализованный на основе прибора Calotest Cat-S-AX- 0000, позволяет:
- определять толщины покрытий, в том числе и многослойных, с точностью 0,1 мкм.
- получать сферические шлифы.
Исследуемые поверхности: плоские или цилиндрические.
Внешний вид прибора Calotest Cat-S-AX-0000
Изображение шлифа
Вторично-ионная масс-спектроскопия
Метод энерго-масс-спектрометрии вторичных ионов.
1.Определение элементного и изотопного состава проводящих и непроводящих твердых веществ с чувствительностью до 10-8 атомных процентов.
2.Определение фазового состава и исследование межфазных взаимодействий в соединениях, сплавах, тонкопленочных структурах, используя регистрацию и анализ кластерных, а также молекулярных ионов и данные энергоанализа вторичных ионов.
3.Исследование распределения элементного и фазового состава при изучении физико- химических свойств тонких пленок, границ раздела, модифицированных имплантацией поверхностей и т.д. Исследование диффузионных процессов.
Результаты исследования бор-силикатного стекла методом ЭМСВИ
Интенсивность / , отн.ед. |
|
||
|
|
|
а) |
120 |
|
B+ |
|
|
|
|
|
|
|
C+ |
|
80 |
|
|
|
|
|
H+ |
|
40 |
|
|
|
0 |
200 |
400 |
600 |
|
Толщина d, нм |
|
|
Интенсивность I+, усл.ед. |
||||
60 |
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
00 |
20 |
40 |
60 |
80 100120 |
|
|
|
Энергия Е, эВ |
|
Результаты послойного анализа БСС методом ЭМСВИ: а) изменение токов вторичных ионов в зависимости от глубины; б) энергетические спектры Si+, зарегистрированные на глубине: 1 - 30 нм, 2 - 75 нм, 3 - 400 нм, 4 - 500 нм.
•ОЖЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ электронная (ЭОС), раздел спектроскопии, изучающий энергетич. спектры оже-электронов, которые возникают при облучении исследуемого вещества электронным пучком. ЭОС широко используется для определения элементного состава газов и пов-сти твердых тел, для изучения электронного строения и хим. состояния атомов в пробе.
•Оже-эффект заключается в следующем. Под действием ионизирующего излучения на одном из внутр. электронных уровней (напр., К-уровне) атома образуется вакансия, на к-рую
переходит электрон с более высокого уровня (напр., L3-подуровня). Возникший при переходе электрона избыток энергии может привести к испусканию рентгеновского фотона (излучат. переход) или к выбрасыванию еще одного электрона, напр. с подуровня L1 (безызлучат. переход). Этот электрон называют оже-электроном, а его кинетич. энергия Е определяется ур-нием: Е = Ек — EL1 - EL3 , где Ек, EL1 и EL3-энергии связи электронов на уровнях К, L1, и L3 соотв. (с учетом влияния ионизации атома). Рассмотренный оже-переход обозначается KL1L3. Существуют и др. переходы, напр. типа LMM, MNN, KLM. Оже-эффект наблюдается у всех элементов периодич. системы, начиная с Li, причем его вероятность для легких элементов достигает 0,99 и убывает с увеличением порядкового номера. В твердом теле наряду с переходами между внутр. уровнями атома наблюдаются переходы (типа LMV, LVV и т.д.) с участием электронов валентной зоны.
•Спектры оже-электронов регистрируют с помощью оже-спектрометров, к-рые состоят из источника ионизирующего излучения, камеры для размещения исследуемых образцов, энергоанализатора и детектора электронов. В качестве ионизирующего излучения используют электронные пучки с энергией от 3 до 10 кэВ, а в приборах с пространств. разрешением менее 0,1 мкм-с энергией выше 10 кэВ. Для измерения кинетич. энергии электронов применяют дисперсионные электростатич. энергоанализаторы (с цилиндрич. или полусферич.электродами), к-рые обеспечивают высокое энергетич. разрешение (DE/E)·100 ~ 0,05%. Для детектирования электронов служат электронные умножители (в частности, каналтроны), имеющие высокую эффективность счета низкоэнергетич. электронов при малом уровне фона. Оже-спектрометры дают возможность получать энергетич. спектры в виде зависимостей N(E)-E и [dN(E)/dE]-E (рис. 1), где N(E)- выход (или интенсивность тока) оже-электронов, равный числу оже-электронов, испускаемых исследуемым объектом в единицу времени.
По спектрам оже-электронов можно проводить качеств. и количеств. элементный анализ пробы. Для этого пользуются спектрами в координатах [dN(E)/dE]-E, к-рые обеспечивают более высокую чувствительность и точность анализа. Элемент, присутствующий в пробе, идентифицируют по значению кинетич. энергии Е оже-электронов, поскольку эта величина зависит только от энергии связи электроновна электронных уровнях, и, следовательно, определяется природой атомов. Кроме того, форма оже-пиков в спектре чувствительна к хим. состоянию атомов, что наиб. четко проявляется в случае переходов с участием электронов валентной зоны (рис. 2).
•
•Концентрацию элемента в пробе можно оценить по интенсивности его пика в оже-спектре. Для этого обычно применяют метод внеш. стандарта (эталона) или безэталонный метод. В первом случае интенсивность Ii пика i-го элемента в оже-спектре пробы сравнивают с интенсивностью Ii, соответствующего пика в оже-спектре стандартного образца или с
интенсивностью пика оже-спектра чистогосеребра. Концентрацию Ci i-ro элемента рассчитывают по ф-лам: или соотв., где ai,Ag-фактор элементной чувствительности; ai,Ag =. В безэталон ном методе расчет ведут по ф-ле:
•,где Ij-интенсивность пика j-го элемента в оже-спектре пробы (ji). Погрешность анализа рассмотренными методами составляет 10-15%, а чувствительность при определении разл. элементов варьирует от 0,01 до 1 ат. %.
•Толщина анализируемого слоя пов-сти твердого тела определяется глубиной выхода оже-электронов, к-рая зависит от их энергии и, напр., для разных металлов составляет 0,5-2,0 нм. В связи с малой глубиной выхода оже-электронов, загрязнение исследуемой пов-сти адсорбир. атомами вносит существ. погрешность в результаты анализа. Поэтому в спектрометрах создают глубокий вакуум (10-6-10-8Па). Кроме того, оже-спектрометры снабжают ионными пушками (источниками ионов инертных газов), к-рые используют для очистки исследуемой пов-сти и проведения послойного анализа. Оже-спектрометры для анализа газов имеют вакуумную систему, к-рая обеспечивает одновременно относительно высокое давление (1-10 Па) исследуемого газа в камере образцов и низкое давление(~10-6Па) в измерит. камере.
•Оже-эффект открыл П. Оже в 1923; для аналит. целей впервые его использовал Дж. Ландер в 1953.
•Лит.: Карлсон Т., Фотоэлектронная и оже-спектроскопия, пер. с англ., Л., 1981; Электронная и ионная спектроскопия твердых тел, пер. с англ., под ред. В. И. Раховского, М., 1981. B.C. Сергеев.
•
• Толщина анализируемого слоя пов-сти твердого тела определяется глубиной выхода оже-электронов, к-рая зависит от их энергии и, напр., для разных металлов составляет 0,5-2,0 нм. В связи с малой глубиной выхода оже-электронов, загрязнение исследуемой пов-сти адсорбир. атомами вносит существ. погрешность в результаты анализа. Поэтому в спектрометрах создают глубокий вакуум (10-6-10-8Па). Кроме того, оже- спектрометры снабжают ионными пушками (источниками ионов инертных газов), к-рые используют для очистки исследуемой пов-сти и проведения послойного анализа. Оже-спектрометры для анализа газов имеют вакуумную систему, к-рая обеспечивает одновременно относительно высокое давление (1-10 Па) исследуемого газа в камере образцов и низкое давление(~10-6Па) в измерит. камере.
•Концентрацию элемента в пробе можно оценить по интенсивности его пика в оже-спектре. Для этого обычно применяют метод внеш. стандарта (эталона) или безэталонный
метод. В первом случае интенсивность Ii пика i-го элемента в оже-спектре пробы сравнивают с интенсивностью Ii, соответствующего пика в оже-спектре стандартного образца или с интенсивностью пика оже-спектра чистогосеребра. Концентрацию Ci i-ro элемента рассчитывают по ф-
лам: или соотв., где ai,Ag-фактор элементной чувствительности; ai,Ag =. В безэталон ном методе расчет ведут по ф-ле:
•,где Ij-интенсивность пика j-го элемента в оже-спектре пробы (ji). Погрешность анализа рассмотренными методами составляет 10- 15%, а чувствительность при определении разл. элементов варьирует от 0,01 до 1 ат. %.
•По спектрам оже-электронов можно проводить качеств. и количеств. элементный анализ пробы. Для этого пользуются спектрами в координатах [dN(E)/dE]-E, к- рые обеспечивают более высокую чувствительность и точность анализа. Элемент, присутствующий в пробе, идентифицируют по значению кинетич. энергии Е оже- электронов, поскольку эта величина зависит только от энергии связи электроновна электронных уровнях, и, следовательно, определяется природой атомов. Кроме того, форма оже-пиков в спектре чувствительна к хим. состоянию атомов, что наиб. четко проявляется в случае
переходов с частием электронов валентной зоны (рис. 2).
•Для измерения кинетич. энергии электронов применяют дисперсионные электростатич. энергоанализаторы (с цилиндрич. или полусферич.электродами), к-рые обеспечивают высокое энергетич. разрешение (DE/E)·100 ~ 0,05%. Для детектирования электронов служат электронные умножители (в частности, каналтроны), имеющие высокую эффективность счета низкоэнергетич. электронов при малом уровне фона. Оже-спектрометры дают возможность получать энергетич. спектры в виде зависимостей N(E)-E и [dN(E)/dE]-E (рис. 1), где N(E)- выход (или интенсивность тока) оже-электронов, равный числу оже-электронов, испускаемых исследуемым объектом в единицу времени.