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材料分析

材料分析

  • 分类：解决方案
  • 发布时间：2022-05-19 08:29:35
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概要:
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　　材料分析（Material Analysis，MA）主要指对样品进行材料成分及结构的分析，包括化学组分、元素、元素价态、元素百分比、元素分布结构等。公司通过光谱分析、能谱分析、质谱分析等高精度表面微区分析技术，以及透射电子显微分析等高精度形貌分析技术，实现对样品的结构组织分布、元素比例构成、污染物情况等的深入分析判断。

材料的成分与结构决定了材料的特性，尤其是微观尺度下的表面与界面的成分与结构特性起着关键作用。胜科纳米拥有一系列以表面分析为代表的材料分析手段，可以实现高灵敏度、高精度定量或半定量分析，广泛用于研究分析亚微米和纳米级的表面缺陷。通过结合离子束剥蚀，表面分析应用还可以扩展到3D材料分析，为广泛产业提供技术支持，如半导体产业，数据存储，薄膜，聚合物和纳米科技等。

 

　　一、材料分析主要分类

　　表面材料分析、微区结构及成分分析

 

　　二、表面分析项目如下

1、表面微区成分分析：利用电子束激发样品表面原子产生的俄歇电子（AES） ，来对样品表面元素进行鉴别与定量分析，实现空间分辨率100nm左右的微区分析及深度剖面分析

2、X光电子价态分析：利用X射线照射材料以测量材料表面逸出电子的动能和数量（XPS），测定材料中元素构成以及其中所含元素化学态和电子态，可进行表面污染物元素构成（深度维度1nm-10nm）、元素均匀性等判断

3、原子力表面形貌分析：通过检测待测样品表面和微小探针之间极微弱的原子间相互作用力（AFM），研究物质的表面形貌、结构及性质，可进行材料表面粗糙度、硬度、污染物等测量

4、固态表面微量质谱分析：利用二次离子的飞行时间（TOF SIMS）确定离子荷质比 ，实现高灵敏度元素检测（高于百万分之一浓度），通常用于样品表面有机与无机的痕量污染物分析，同时还能实现高灵敏的成分成像

5、掺杂浓度磁质谱分析：在超高真空条件下，利用二次离子在磁场中偏转现象确定离子的荷质比（D-SIMS），实现灵敏度高达十亿分之一（浓度）的深度分析，常用于分析晶片中离子注入及痕量杂质

6、傅里叶有机物光谱分析：利用红外光谱照射下样品吸收或发射的原理（FTIR），进行有机化合物成分的有效鉴定，了解分子结构，还可针对有机物使用过程控制，进行聚合物/材料研究　　

 

　　三、微区结构及成分分析

  1、透射电镜样品制备：由于透射电镜观测需要样品厚度足够薄，使得电子束能够穿透样品到达探测器，因此除普通制样技术外，还需进行离子束切片，切片厚度需达到100nm左右

2、透射电镜微观结构表征：经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品后，利用电子的波动性来观察材料的内部结构，通常用于观测晶体管级别样品的截面结构，并可搭配EDX实现成分分析

 

  

四、主要设备介绍

　　1、原子力显微镜

通过检测待测样品表面和微小探针之间极微弱的原子间相互作用力，来研究物质的表面形貌、结构及性质。该仪器对样品表面粗糙度的分析有极高的分辨率，可达原子或接近原子级别。除此之外，原子力显微镜还可以在不同的模式下对材料进行各种定量分析。

（1）主要设备优势

最小至0.1nm 垂直分辨率

多种应用模块扩展，满足不同测试需求

真空吸附样品台，最大可测量12英寸硅片无需破坏性切割

轻敲模式测试，可适应柔性样品表面

（2）测试应用简介

表面成像/表面粗糙度测试

纳米压痕表面硬度分析

微电流漏电检测

2、X射线光电子能谱 XPS

X射线光电子能谱仪利用X射线激发材料表面以下1纳米到10纳米范围内所逸出光电子的结合能及数量，从而得到X射线光电子能谱来测定样品中的元素构成及元素化学态和电子态。借助于离子束的剥蚀，X射线光电子能谱还能实现深度剖析，并广泛应用于薄膜各层及界面分析。

　　（1）主要设备优势

　　拥有世界首创的扫描聚焦式X射线源，可对从最小7.5微米分析区域

　　获得高灵敏度的分析数据结果

　　全自动化分析，可以轻松地对绝缘样品达到自动中和效能

　　高性能深度分析，75x75mm样品台

　　全自动且高可靠度的测量，最佳能量分辨率低于0.48 eV（Ag3d5/2）

　　（2）测试应用简介

　　材料表面表征、元素化学价态、膜层深度测试

（3）材料表面表征简介

　　信号来源：表面下1-10nm.

　　利用0-1300eV 宽谱确定表面元素/污染物信息

　　利用精扫确定表面元素/污染物含量

　　能量分辨率：~0.48eV

　　检测元素范围：Li~U

　　检测精度： 0.1~1.0 at%

　　因样品在运输过程中可能受空气污染物影响，胜科纳米将提供样品原貌表面分析，以及5nm溅射清理后的表面分析

　　（4）元素化学价态

　　利用元素精扫结果进行分峰分析，以获得相应元素化学价态。

　　元素价态可用于分析：表面氧化，卤素污染，化合物推定。

　　通过与深度结果综合分析，可以用于推测氧化层厚度。

　　（5）膜层深度测试

　　通过离子溅射剥离测试区域最外层，对样品进行逐层分析。

　　溅射深度： 1-500nm

　　溅射深度精度： 1-10nm

　　溅射离子源：氩离子

　　可用于推测氧化层深度，掺杂含量及深度，分析膜层结构。

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