Χαρακτηρισμός υλικών με ιόντα



Σχετικά έγγραφα
Φασματοσκοπία SIMS (secondary ion mass spectrometry) Φασματοσκοπία μάζης δευτερογενών ιόντων

Ύλη έβδοµου µαθήµατος

επιφανειών και λεπτών υμενίων.

Χημικός & δομικός χαρακτηρισμός επιφανειών και λεπτών υμενίων

ΑΝΑΛΥΣΗ ΙΟΝΤΙΚΗΣ ΔΕΣΜΗΣ ΜΕ ΟΠΙΣΘΟΣΚΕΔΑΣΗ RUTHERFORD (RBS)

Physical vapor deposition (PVD)-φυσική εναπόθεση ατμών

Χαρακτηρισμός επιφανειών με

Χημικός & δομικός χαρακτηρισμός επιφανειών & λεπτών υμενίων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Διέλευσης ή Διαπερατότητας

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Εισαγωγή στη Μικροανάλυση Aκτίνων-X

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Εφαρμογές των Laser στην Φ/Β τεχνολογία: πιο φτηνό ρεύμα από τον ήλιο

Ποσοτική Μικροανάλυση Μέθοδος ZAF

H φασματοσκοπία μάζας: αναλυτική τεχνική αναγνώρισης αγνώστων ενώσεων, ποσοτικοποίησης γνωστών και διευκρίνισης της δομής.

ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ ΜΑΖΩΝ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Σεμινάριο Φυσικής. Ενότητα 1. Γεωργακίλας Αλέξανδρος Ζουμπούλης Ηλίας Μακροπούλου Μυρσίνη Πίσσης Πολύκαρπος

Φυσική Στερεάς Κατάστασης η ομάδα ασκήσεων Διδάσκουσα Ε. Κ. Παλούρα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Ύλη ένατου µαθήµατος. Οπτικό µικροσκόπιο, Ηλεκτρονική µικροσκοπία σάρωσης, Ηλεκτρονική µικροσκοπία διέλευσης.

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

Μέγεθος, πυκνότητα και σχήμα των πυρήνων. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

2. Ατομικά βάρη στοιχείων από φάσματα μάζας

4. Παρατηρείστε το ίχνος ενός ηλεκτρονίου (click here to select an electron

ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΆ ΥΛΙΚΆ. 1. Παρασκευή Στηριγμένων Καταλυτών. 2. Χαρακτηρισμός Καταλυτών

Επαφές μετάλλου ημιαγωγού

Η ανάλυση στον 21 ο αιώνα. Αναλύσεις και σε άλλα είδη κεραμικής όπως ειδώλια, πλίνθοι, φούρνοι (εστίες).

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί

ΟΡΓΑΝΟΛΟΓΙΑ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΟΡΓΑΝΩΝ ΜΕΤΡΗΣΗΣ: ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ, ΦΩΣΦΩΡΙΣΜΟΥ, ΣΚΕΔΑΣΗΣ ΕΚΠΟΜΠΗΣ, ΧΗΜΕΙΟΦΩΤΑΥΓΕΙΑΣ

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2012

Διάλεξη 1: Εισαγωγή, Ατομικός Πυρήνας

Φασματομετρία μαζών. Αρχή Οργανολογία Τεχνικές Ομολυτική ετερολυτική σχάση Εφαρμογές GC/MS, LC/MS ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΜΑΖΩΝ ΟΡΙΣΜΟΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

Ανιχνευτές σωματιδίων

Αλλαγή της δομής των ταινιών λόγω κραματοποίησης

ΑΤΟΜΙΚΑ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ. Οι Φασματικοί Σωλήνες (Spectrum Tubes)

Γενική & Ανόργανη Χημεία

Τι είναι η ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ; Τι μέγεθος έχει το μικρότερο αντικείμενο που μπορούμε να δούμε; Τι πληροφορίες μπορούμε να αποκομίσουμε και με τι ευκρίνεια;

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗ κ. ΚΟΥΠΠΑΡΗ

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Τα αρχικά στάδια της επιταξιακής ανάπτυξης

I. ΜΕΤΡΗΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΥΠΟΒΑΘΡΟΥ ΘΩΡΑΚΙΣΗ ΤΟΥ ΑΝΙΧΝΕΥΤΗ

Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια

Τα αρχικά στάδια της επιταξιακής ανάπτυξης

ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΠΑΧΟΥΣ ΚΑΙ ΑΤΕΛΕΙΩΝ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΜΕ ΥΠΕΡΗΧΟΥΣ

Μάθημα 2 α) QUIZ στην τάξη. Ενεργός διατομή β) Μέγεθος του πυρήνα γ) Μάζα πυρήνα, ενέργεια σύνδεσης, έλλειμα μάζας

Π. Φωτόπουλος Νανοηλεκτρονικές Διατάξεις ΠΑΔΑ

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα.

Εξετάσεις Φυσικής για τα τμήματα Βιοτεχνολ. / Ε.Τ.Δ.Α Ιούνιος 2014 (α) Ονοματεπώνυμο...Τμήμα...Α.Μ...

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

Η απορρόφηση των φωτονίων από την ύλη βασίζεται σε τρεις µηχανισµούς:

Μάθημα 10 ο. Ο Περιοδικός Πίνακας και ο Νόμος της Περιοδικότητας. Μέγεθος ατόμων Ενέργεια Ιοντισμού Ηλεκτρονιακή συγγένεια Ηλεκτραρνητικότητα

Ε. Κ. ΠΑΛΟΎΡΑ Ημιαγωγοί 1. Ημιαγωγοί. Το 1931 ο Pauli δήλωσε: "One shouldn't work on. semiconductors, that is a filthy mess; who knows if they really

ΑΣΚΗΣΗ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΜΑΖΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΑΛΥΤΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ 1 Ο ΟΠΤΙΚΗ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2012 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ & ΕΠΑ.Λ. Β 20 ΜΑΪΟΥ 2013 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Πρόοδος µαθήµατος «οµικής και Χηµικής Ανάλυσης Υλικών» Χρόνος εξέτασης: 3 ώρες

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

ΦΥΣΙΚΗ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2006 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Νανοηλεκτρονικές Διατάξεις Π. Φωτόπουλος ΠΑΔΑ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2006 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ

Βασικά σωματίδια της ύλης

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

Τα αρχικά στάδια της επιταξιακής ανάπτυξης

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΦΑΚΩΝ. Ηλεκτροστατικοί και Μαγνητικοί Φακοί Βασική Δομή Μαγνητικών Φακών Υστέρηση Λεπτοί Μαγνητικοί Φακοί Εκτροπές Φακών

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ: Τεχνολογία Κατασκευής Ολοκληρωµένων Κυκλωµάτων

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. Στις παρακάτω ερωτήσεις 1-4, να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα, το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Νανοτεχνολογία και Ηλεκτρονική Μικροσκοπία

H επεξεργασία πληροφορίας απαιτεί ανίχνευση πληροφορίας

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 23 MAΪΟΥ 2012 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 24 ΜΑΪΟΥ 2002 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 12 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

Μονάδες Το γραμμικό φάσμα του ατόμου του υδρογόνου ερμηνεύεται με

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΜΗ ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΩΡΙΑ ο ΜΑΘΗΜΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ

ΕΜΒΕΛΕΙΑ ΦΟΡΤΙΣΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ

Παραγωγή ακτίνων Χ. V e = h ν = h c/λ λ min = h c/v e λ min (Å) 12400/V

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Γραπτή «επί πτυχίω» εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Ιανουάριος 2017

Transcript:

Χαρακτηρισμός υλικών με ιόντα 1. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) Φασματοσκοπία μάζας δευτερογενών ιόντων. Rutherford backscattering (RBS) Φασματοσκοπία οπισθοσκέδασης κατά Rutherford Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) Φασματοσκοπία μάζας δευτερογενών ιόντων Εφαρμογή: Η SIMS είναι η πιο ευαίσθητη μέθοδος ανάλυσης της χημικής σύστασης επιφανειών & λεπτών υμενίων με πολύ υψηλή διακριτική ικανότητα (ppm έως ppb). Χρησιμοποιείται εκτενώς στις επιστήμες των υλικών & επιφανειών. Αρχή λειτουργίας : Εστιασμένη δέσμη ιόντων με υψηλές ενέργειες (συνήθως Ar +, O ή Cs+ με ενέργεια 3 10 kev) βομβαρδίζουν την επιφάνεια του δείγματος sputtering/ιοντοβολή ουδετέρων ατόμων, θετικών και αρνητικών ιόντων, συσσωματωμάτων ατόμων και θραυσμάτων μορίων από την επιφάνεια. Αρχή λειτουργίας της SIMS 1

Ο λόγος (μάζα/φορτίο) των δευτερογενών ιόντων μετράται από φασματογράφο μάζης ταυτοποιούνται τα στοιχεία, ισότοπα και μόρια που βρίσκονται στην επιφάνεια (βάθος πληροφορίας 1 nm). Διεγείροντα ιόντα O +, Ar +, O, Cs + Σήμα: δευτερογενή ιόντα Χ +, Χ, Χ Υ +, Χ Υ Τα ουδέτερα άτομα δεν δίνουν πληροφορία Πιθανή εμφύτευση των διεγειρόντων ιόντων Ποσοτική ανάλυση με χρήση δειγμάτων αναφοράς. Μέγεθος δειγμάτων : μπορεί να είναι πολύ μικρό, π.χ. κόκκος γύρης Η ανάλυση γίνεται υπό υψηλό κενό (P<10 4 Pa ή 10 6 Torr) γιατί?: 1. αποφεύγεται η σκέδαση των δευτερογενών ιόντων από μόρια του αέρα (η μέση ελεύθερη διαδρομή > των διαστάσεων του συστήματος). αποφεύγεται η «μόλυνση» (contamination) της επιφάνειας από τα παραμένοντα αέρια (προσρόφηση) Η πηγή των πρωτογενών ιόντων ιόντα αερίων π.χ. Αr +, Ο, Ο +, Xe + ιόντα Cs + ιόντα μετάλλου Τα πρωτογενή ιόντα επιλέγονται ανάλογα με το επιθυμητό ρεύμα της δέσμης των πρωτογενών ιόντων (στατική ή δυναμική SIMS), την επιθυμητή διάμετρο δέσμης?? & την φύση που δείγματος που αναλύεται. Ιόντα οξυγόνου Ο χρησιμοποιούνται για την μελέτη ηλεκτροθετικών ιόντων (αύξηση πιθανότητας παραγωγής θετικών δευτερογενών ιόντων) Ιόντα Κεσίου Cs + χρησιμοποιούνται για την μελέτη ηλεκτραρνητικών ιόντων Η δέσμη των μεταλλικών ιόντων είναι ισχυρώς εστιασμένη (<50 nm), έχει μέτρια ένταση και μπορεί να παράγει παλμούς μικρής διάρκειας SSIMS

Τυπική διάταξη για μετρήσεις SIMS. Σύστημα ανάλυσης : 1. πηγή ιόντων (3 10 kev). δείγμα 3. σύστημα επιτάχυνσης & εστίασης των δευτερογενών ιόντων 4. φασματογράφος μάζας 5. σχισμή εξόδου για την επιλογή κατάλληλου λόγου m/e 6. φανταστικό είδωλο Σύστημα απεικόνησης: (7,8,9,10) Σχηματικό διάγραμμα φασματογράφου μάζας Φάσματα SIMS από πολυτετραφλυροεθυλένιο. Οι κορυφές με την μεγαλύτερη ένταση αντιστοιχούν στα πιο σταθερά θετικά και αρνητικά ιόντα. Προσπίπτον ιόν Δευτερογενή ιόντα Η κατανομή της καταστροφής κατά τη SIMS Τα διεγείροντα ιόντα προκαλούν sputtering από την επιφάνεια καταστροφή δεσμών. Περιοχή ισχυρότερης καταστροφής Περιοχή μικρότερης καταστροφής 3

Στατική & δυναμική SIMS Υπάρχουν οι εξής 3 διαφορετικοί τρόποι λειτουργίας της SIMS: Στατική SIMS (SSIMS) : Μικρή δόση της προσπίπτουσας δέσμης ιόντων <1x10 1 ιόντα/cm ήπιο sputtering στοιχειακή ανάλυση της επιφάνειας με βάθος πληροφορίας της τάξης του ενός ατομικού επιπέδου. Σάρωση της δέσμης επιτρέπει τον χαρακτηρισμό επιφάνειας διαμέτρου 0,5 1μm. Δυναμική SIMS (DSIMS): Χρησιμοποιούνται δέσμες ιόντων με πυκνότητα ρεύματος μεγαλύτερη από ότι χρησιμοποιείται στην SSIMS Προκαλείται sputtering από την επιφάνεια depth profiling της χημικής σύστασης του δείγματος. Χρησιμοποιούνται πηγές ιόντων Ο + και κεσίου (Cs) αύξηση της απόδοσης του sputtering των δευτερογενών θετικών και αρνητικών ιόντων κατά 3 τάξεις μεγέθους. Απεικόνιση SIMS: χαρτογράφηση με υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα. Al Παραδείγματα χαρτογραφήσεων SIMS Ανίχνευση micro φάσεων σε κεραμικά υλικά. Πολλά κεραμικά αποτελούνται από διαφορετικές φάσεις. Το μέγεθος και η σύσταση αυτών των φάσεων έχει σημαντική επίδραση στις φυσικές ιδιότητες το κεραμικού. Στο σχήμα απεικονίζεται η κατανομή των Al rich και Zr rich φάσεων σε μήτρα SiO. Χ ά SIMS άλ ύ Τ Χαρτογράφηση SIMS εγκεφάλου ποντικού. Τα διαφορετικά χρώματα αντιστοιχουν σε διαφορετικές τιμές του λόγου (m/z) : (m/z)=55, (m/z)=89, (m/z)=771 4

Παράδειγμα εφαρμοσμένης έρευνας με SIMS Διάχυση Η στην διάταξη HEMT (high electron mobility transistor) Το πρόβλημα: Οι διεπιφάνειες GaInAs/GaAs και το GaInAs χαρακτηρίζονται από μεγάλη συγκέντρωση ατελειών δομής που έχουν ηλεκτρική δραστηριότητα και τις οποίες μπορεί να αδρανοποιήσει ατομικό υδρογόνο. 50 nm GaAs 1μm Ga 0.73 In 0.7 As:S 0.5μm GaAs (buffer) Στρώμα προσαρμογής GaAs (υπόστρωμα) SIMS depth profile των στοιχείων In και S στο δείγμα Όμως το Η αδρανοποιεί τον δότη S ή δεσμεύει ελεύθερους δεσμούς συγγενείας & βαθιές παγίδες στις διεπιφάνειες? SIMS depth profile της κατανομής του H. 50 nm GaAs 1μm Ga 0.73 In 0.7 As:S 0.5μm GaAs (buffer) Στρώμα προσαρμογής GaAs (υπόστρωμα) Συμπέρασμα Tο μέγιστο της συγκέντρωσης του Η εντοπίζεται στη διεπιφάνεια InGaAs/GaAs (buffer layer/στρώμα προσαρμογής) όπου υπάρχει μεγάλη συγκέντρωση σημειακών ατελειών δομής, προσμείξεων και εξαρμώσεων δεν αδρανοποιεί τον δότη S αλλά ατέλειες δομής. SIMS depth profile των στοιχείων In και S στο δείγμα. Το In υπάρχει μόνον στο InGaAs ενώ το S στη διεπιφάνεια με το υπόστρωμα SIMS depth profile της κατανομής του H. 5

Πλεονεκτήματα της SIMS Παρέχει χημική πληροφορία & διακρίνει τα διαφορετικά ισότοπα. Η μόνη μέθοδος που ανιχνεύει το υδρογόνο Έχει υψηλή ευαισθησία (ppm, ppb ή 10 1 10 16 atoms/cm 3 ) και υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα ( 1000 Å) Ταχεία χαρτογράφηση των στοιχείων στην επιφάνεια (<1 min για κάθε στοιχείο) Τα φαινόμενα ανάπτυξης φορτίου σε μονωτικά δείγματα αντιμετωπίζονται με τη βοήθεια δεσμών ατόμων ή ηλεκτρονίων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ευαίσθητα υλικά. Δίνει ακριβή ποσοτικά αποτελέσματα ακόμη και για συστήματα σε αραιή διάλυση (π.χ. προσμείξεις σε ημιαγωγούς). Υπάρχει εκτενής βάση δεδομένων Όταν η ενέργεια Ε της προσπίπτουσας δέσμης είναι χαμηλή (00 300 ev) η διακριτική ικανότητα κατά το depth profiling nm. Όταν η Ε αυξηθεί σημαντικά (0 30 kev) η πληροφορία συλλέγεται από βάθος 10 0 μm, με μεγάλη ταχύτητα (μm/min), βελτιώνονται τα όρια της ανίχνευσης ενώ η χωρική διακριτική ικανότητα 50nm. Μειονεκτήματα της SIMS Είναι «καταστροφική» μέθοδος (λόγω βομβαρδισμού με τα πρωτογενή ιόντα) δεν δίνει πληροφορίες για δεσμούς Έχει μεταβλητή ευαισθησία που διορθώνεται με την χρήση διαφορετικών ιόντων για ηλεκτροθετικά και ηλεκτραρνητικά στοιχεία Ο εξοπλισμός είναι ακριβός 6

RBS: Φασματοσκοπία οπισθοσκέδασης κατά Rutherford. Lord Rutherford Η RBS ανιχνεύει στοιχεία και ισότοπα τους που είναι βαρύτερα του Li και δίνει πληροφορίες για : την χημική σύσταση & το πάχος (nm mm) mm) λεπτών υμενίων χωρίς την χρήση ιοντοβολής/sputtering, την κατανομή (depth profiling) των διάφορων στοιχείων φαινόμενα αλληλοδιάχυσης (interdiffusion) σε λεπτά υμένια. Αρχή λειτουργίας: Δέσμη ελαφριών ιόντων με υψηλή ενέργεια (συνήθως 4 He + με μάζα Μ ο =4 και ενέργεια 1 3 ΜeV), προσπίπτει στην υπό μελέτη επιφάνεια. Τα ιόντα διεισδύουν σε βάθος της τάξης των χιλιάδων Å έως και μm χωρίς να προκαλούν σημαντικό sputtering Καταγράφουμε το πλήθος και την ενέργεια των ελαστικώς οπισθοσκεδαζόμενων πυρήνων που σκεδάζονται υπό μεγάλη γωνία από τους βαρύτερους πυρήνες του στόχου. To φάσμα εξαρτάται από την μάζα των ατόμων του στόχου & το βάθος στο οποίο γίνεται η σκέδαση 7

Σκέδαση από ελαφρά & βαρέα άτομα στην επιφάνεια του δείγματος Σκέδαση από τα ίδια άτομα σε διαφορετικό βάθος από την επιφάνεια Μηχανισμός της RBS To προσπίπτον ιόν (Μ ο, Ε ο ) υφίσταται ελαστική σκέδαση κατά Rutherford από ιόν του στόχου μάζης Μ η ενέργεια του μειώνεται στην Ε 1 1 M M o sin θ Mo cosθ E1 Εο ΚΜΕο Μο Μ όπου θ η γωνία σκέδασης και Κ Μ παράγων κινητικής. Για δεδομένη θ (συνήθως 170 ο ) o K M εξαρτάται μόνον από την μάζα του σκεδάζοντος πυρήνα Μ. Ηενεργόςδιατομή σκέδασης σ εξαρτάται από το Ζ, την Ε, την Μ και την θ. 4 q sin 4E Ηενεργόςδιατομήσείναιγνωστήαπότηνπυρηνικήμευψηλήακρίβεια δεν είναι απαραίτητη η χρήση προτύπων για ποσοτικό προσδιορισμό. 8

Προσομοίωση αποτίμηση του φάσματος Si Δείγμα: υμένιο PtSi (900Å) σε υπόστρωμα Si. 1. Η μεταβολή της ενέργειας Ε ο Ε 1 αντιστοιχεί σε σκέδαση από άτομα Si ή Pt που βρίσκονται στην επιφάνεια.. Η μεταβολή της ενέργειας Ε ο Ε 4 αντιστοιχεί σε σκέδαση από άτομα Si ή Pt που βρίσκονται στην πίσω διεπιφάνεια δηλ. σε βάθος 90nm. Στην πράξη το πρόβλημα είναι πιο πολύπλοκο: Ιόντα He διεισδύουν στο επιφανειακό υμένιο και χάνουν ενέργεια (Ε ο Ε ) γραμμικά συναρτήσει του βάθους διείσδυσης. Μερικά από τα ιόντα He φθάνουν στην διεπιφάνεια PtSi/Si όπου οπισθοσκεδάζονται (Ε 3 =Κ Μ Ε ) και διανύοντας το υμένιο στην αντίθετη διεύθυνση χάνουν και πάλι ενέργεια (Ε 3 Ε 4 ). Λόγωτης διαφορετικής ενεργού διατομής σκέδασης των Si & Pt οι ενέργειες των Λόγω της διαφορετικής ενεργού διατομής σκέδασης των Si & Pt οι ενέργειες των ιόντων που οπισθοσκεδάζονται από Si & Pt είναι διαφορετικές. 9

Φάσμα RBS από υμένιο PtSi (900Å) σε υπόστρωμα Si. Κάθε κορυφή αντιστοιχεί σε ένα στοιχείο που κατανέμεται από την επιφάνεια έως βάθος x από την επιφάνεια. Η υψηλότερη και χαμηλότερη ενέργεια κάθε κορυφής σε άτομα που βρίσκονται στην επιφάνεια και την διεπιφάνεια PtSi/Si, αντίστοιχα. Ποσοτική αποτίμηση του φάσματος: CPt APt Pt CSi ASi Si όπου A το εμβαδόν κάτω από κάθε κορυφή και σ η ενεργός διατομή σκέδασης (γνωστή από την πυρηνική). Στο συγκεκριμένο παράδειγμα Α(Α Pt /A Si )=3, (σ Pt /σ Si )(Z Pt /Z Si )=31 (C Pt /C Si )=1.03. Οι πληροφορίες που συλλέγουμε από το φάσμα είναι : Η επιφάνεια κάτω από κάθε κορυφή στον συνολικό αριθμό των ατόμων του στοιχείου που βρίσκεται στο δείγμα. Το ύψος των κορυφών είναι της ατομικής συγκέντρωσης του στοιχείου. Το φασματικό εύρος ΔΕ κάθε κορυφής είναι του πάχους του υμενίου. Για τη μετατροπή του άξονα των ενεργειών σε μήκος (βάθος από την επιφάνεια) πρέπει να είναι γνωστή η απώλεια της ενέργειας ανά μονάδα μήκους. 10

Χαρακτηριστικά της RBS Ανιχνεύει τα στοιχεία Li U Δίνει πληροφορίες μόνον για τα στοιχεία και όχι για τους δεσμούς Παρέχει depth profiles χωρίς την χρήση ανοδικής ιοντοβολής/sputtering. Η ακρίβεια της ανίχνευσης εξαρτάται από το Ζ ενώ δεν δίνει πληροφορίες για άτομα με μάζα συγκρίσιμη με του 4 He + (projectile): 1 10 at% για Z<0 0.01 0.001at% για Z>70 Υψηλή επαναληψιμότητα των αποτελεσμάτων. H ακρίβεια της σε βάθος κατανομής 00Å Η εγκάρσια διακριτική ικανότητα 0.5 1 mm (φτωχή σε σύγκριση με άλλες μεθόδους) Mη καταστροφική για όλα τα υλικά εκτός των πολυμερών και των βιολογικών υλικών. Υπάρχουν εκτενείς βάσεις δεδομένων. Απαιτεί μεγάλη επένδυση & δεν είναι ευρέως διαθέσιμη εμπορικά. 11