優勢
樣品表面更深的深度信息
● Cr Kα 和 Al Kα 激發的光電子具有不同的非彈性平均自由程,因此可探測到不同的深度信息,一般的預期是 Cr Kα 數據中深度訊息會比 Al Kα 深三倍,使 Quantes 的分析能力得到重大的提升。
如上圖可見Cr Kα的非彈性自由層的深度是Al Kα的三倍
如上圖左,使用Al Kα測試一SiO2 10nm厚樣式基本只看到表面的氧化硅;而在右圖所示在使用Cr Kα分析同一樣品可同時偵測出表面氧化硅和深度10nm后更深金屬硅的訊號
探測高結合能的內層電子和更寬的XPS能譜
● 當內層電子的結合能高于 1.5 KeV 而小于 5.4 KeV 時,該層電子無法被 Al Kα X射線激發產生光電子,但卻能被 Cr Kα X射線激發產生光電子。因此,使用 Cr Kα 能在激發更內層光電子的同時得到能量范圍更寬的光電子能譜(如下圖)。
特點
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PHI Quantes設備雙單色光源的示意圖
● 雙單色化的X射線源,Cr Kα(4 KeV)和Al Kα(1.5 KeV)
● Cr Kα 分析深度是 Al Kα 的三倍
如上圖,PHI Quantes雙光源都可掃描聚焦的同時定位可保證為一致
● Cr Kα 與 Al Kα 雙X射線源能實現同點分析
● 技術成熟的雙束電荷中和技術
● Cr Kα 定量靈敏因子
可選配件
● 樣品定位系統(SPS)
● 樣品處理室(Preparation chamber)
● 冷/熱變溫樣品臺
● 團簇離子源 GCIB
應用實例分析
● 例一:金屬氧化物 Fe-Cr 合金分析
光電子能譜圖中,有時會出現X光激發產生的光電子與某些俄歇電子能量范圍重合的情況。例如在探測 Fe-Cr 合金全譜時,PHI Quantes 可以一鍵切換 Cr Kα 與 Al Kα X射線源,那么光電子與俄歇電子就能在全譜中很好地區分開(如下圖)
如下圖,盡管在Fe2p和Cr2p的精細譜中,Al Kα得到的Fe2p與俄歇電子譜峰稍有重疊,但是根據不同的深度信息,我們依然可以發現Fe和Cr的氧化物只存在于樣品的表面。詳細研究Fe和Cr之間的氧化物含量可能導致氧化物厚度或深度的差異。
● 例二:褪色的銅電極分析
如下圖中光學顯微鏡下,可以觀察到銅電極產品上顏色發生了變化,以此定位分析點A/B和a/b。再使用 PHI Quantes 對樣品這買個區域做分析
使用 PHI Quantes 分析此樣品得到上圖的結果,當中 Cr Kα 在(A,B)兩個分析區域結果 Cu2+ 和 Cu+ 組成比例有明顯的不同。但是在使用 Al Kα 分析(a,b)兩區域時,Cu2+ 和 Cu+ 化學態和組成比基本沒有明顯的差別。
這個結果表明:在亮暗區域,Cu 主要以 Cu2O 形式存在。但是,用 Cr Kα 探測到暗處有更多的 CuO,說明 CuO 更多地存在于 Cu2O 的下面。
● 例三:多層薄膜分析
如下圖,對一多層薄膜使用 PHI Quantes 分析,留意圖中所標示在不同X射線源(Al Kα & Cr Kα)和不同樣品測試傾角時,使用了藍/綠/紅示意出XPS分析深度的不同。
如以左上圖藍/綠/紅圖譜結果中可見,只有通過 PHI Quantes Cr Kα 分析才可直接透過XPS探測到 14nm 的 Y2O3 層下面的 Cr 層 Cr2p 信息。而右上圖曲線擬合結果也可用來研究 Cr 的化學狀態。通過研究Cr Kα 在 90° 和 30° 入射得到的譜圖可知,Cr 氧化物是存在在 Y2O3 和 Cr 之間的界面。