Hiden Analytical SIMS Yüzey Analiz Sistemleri

‍

İnce Film ve Kaplamalarda Derinlik Profili

Çok katmanlı bir yapıda her katmanın kalınlığı, bileşimi ve arayüzlerin ne kadar keskin olduğu performansı doğrudan belirler. Dinamik SIMS'te iyon demeti yüzeyi tarayarak düz tabanlı bir krater açar. Böylece bileşim katman katman, nanometre derinlik çözünürlüğüyle izlenir.

Hiden SIMS sistemleriyle çalışılmış bazı örnekler:

• MOCVD ile büyütülen GaInP/Ga(In)As/Ge üç eklemli güneş hücreleri
• İnce film kapasitörlerde metal–polimer arayüzleri
• Dekoratif kaplamalar ve safir üzerinde darbeli lazer biriktirmeyle büyütülen NiO katmanlarında lityum dağılımı

Yarı İletkenlerde Dopant ve Eser Safsızlık

Elektriksel özellikleri belirleyen dopantlar ve safsızlıklar çoğu zaman çok düşük derişimlerde bulunur. SIMS çalışmalarında birincil iyon seçimi burada belirleyicidir. Oksijen demeti elektropozitif türlerin, sezyum demeti ise elektronegatif türlerin iyonlaşmasını artırır. Sezyumla yapılan CsM⁺ moleküler iyon analizi, düşük boyutlu malzemelerde kalibrasyon standardı olmadan nicel sonuç alınmasına yönelik çalışmalarda kullanılmaktadır. Moleküler ışın epitaksisiyle (MBE) büyütülen Si katkılı Ga₂O₃ filmleri de bu sistemlerle karakterize edilmiştir.

Polimer, İlaç ve Organik Yüzeylerde Moleküler Bilgi

Statik SIMS'te iyon dozu düşük tutulur, böylece yalnız en üst tek katman örneklenir ve moleküler parçalar korunur. Bu yaklaşım polimerlerde, farmasötiklerde, silikon kaynaklı yüzey kirliliğinde ve cerrahi stent gibi tıbbi yüzeylerde kullanılır. Uçuş süreli (TOF) analizör, büyük molekülleri yüksek kütle çözünürlüğüyle ayırır ve her görüntü pikselinde tam spektrum toplar. Sonradan bilinmeyen bir türü aramanız gerekirse veri zaten kayıtlıdır.

Batarya ve Enerji Malzemelerinde Operando Analiz

Lityum iyon ve katı hal batarya araştırmalarında, iyonların elektrot ve elektrolit katmanları arasında nasıl taşındığı yüzey ve derinlik bilgisiyle okunur. Pozitif ve negatif iyonların aynı anda toplandığı çift polariteli SIMS ile katı hal sodyum iyon bataryalarda bozunma ve kütle taşınımı operando koşullarda izlenmiştir.

Alaşım ve Metalurjik Filmlerde Nicel Analiz

Yüksek derişimli elementlerde ikincil iyon verimi matrise göre değişir. Nicel sonuç gerektiğinde SNMS kullanılır: yüzeyden kopan nötr atomlar ayrı bir iyonlaştırıcıyla iyonlaştırılır ve ölçülür. Alaşımlarda, metalurjik ince filmlerde ve iletken ya da yalıtkan oksitlerde nicel bileşimi bu modla alabilirsiniz. SNMS, SIMS Workstation, ToF-qSIMS ve Compact SIMS'te yer alır.

Laboratuvarınıza Uygun Sistem

Aşağıdaki tabloda uygulamanızdan ve çalışma düzeninizden yola çıkarak uygun sisteme ulaşabilirsiniz.

SIMS Workstation — Dinamik, Statik SIMS ve SNMS Tek Sistemde

SIMS Workstation, dinamik SIMS derinlik profilini, statik SIMS yüzey spektrumunu ve SNMS nicel analizini tek bir UHV odasında toplar. Böylece farklı sorular için ayrı cihazlara ya da dış hizmete gitmeden aynı numune üzerinde çalışabilirsiniz. Çift modlu MAXIM analizörü pozitif ve negatif ikincil iyonları algılar; SNMS modu entegre iyonlaştırıcıyla çalışır. Her mod 5000 amu'ya kadar kütle aralığı seçenekleriyle sunulur.

Günlük işletimi kolaylaştıran altyapı sistemle birlikte gelir: iyon optiği lensleri ve kütle hizalaması otomatik ayarlanır, numune loadlock üzerinden hızla aktarılır, statik SIMS spektral kütüphanesi tanımlamaya yardımcı olur. Birincil iyon kaynağını uygulamanıza göre seçebilirsiniz: IG20 gaz (oksijen/argon), IG5C sezyum, IFG200 hızlı atom demeti (FAB) ya da sıvı galyum tabancası. Yalıtkan numuneler için elektron taşkın tabancası, elementel görüntüleme için SIMS görüntüleme seçeneği eklenebilir.

Dual Polarity SIMS Workstation — Pozitif ve Negatif İyonlar Aynı Analizde

Kalsiyum gibi elementler çoğunlukla pozitif, altın gibi elementler negatif iyon olarak kopar. Bu nedenle bir numunenin tam karakterizasyonu genellikle iki ayrı analiz gerektirir. Tek bir parçacık ya da tekrarı olmayan bir numune iyon demetiyle tükendiğinde ikinci bir analiz şansı yoktur. Dual Polarity SIMS Workstation'da SIMS Workstation odasına iki EQS analizörü karşılıklı yerleştirilir: biri pozitif, diğeri negatif iyonları toplar. Karşılıklı elektrik alanlar toplama verimini de artırır. Böylece iki polaritenin derinlik profilleri ve görüntüleri aynı analizden, hizalama sorunu olmadan gelir. Sistem tüm iyon tabancalarıyla çalışır. Sezyum demetiyle CsM⁺ analizi, elektronegatif dopantların ve matris elementlerinin eş zamanlı ölçümüyle genişler.

ToF-qSIMS Workstation — Statik TOF-SIMS ile Kuadrupol Derinlik Profili Bir Arada

ToF-qSIMS, uçuş süreli analizörün paralel veri toplama ve moleküler parça analizini, kuadrupol SIMS'in yüksek dinamik aralıklı derinlik profiliyle aynı sistemde birleştirir. Polimerlerden farmasötiklere, süperiletkenlerden optik ve fonksiyonel kaplamalara kadar geniş bir malzeme yelpazesinde eser bileşenleri ppm altı düzeyde ölçebilirsiniz. Hiperspektral görüntüleme, türlerin yüzeydeki dağılımını piksel piksel verir. Sistem; çok portlu UHV odası, TOF analizörü, MAXIM kuadrupol analizörü, IG20 gaz tabancası, sezyum tabancası ve SNMS modunu içerir. Oksijen taşkını, elektron yük nötralizasyonu ve vakum bakeout'u standarttır.

Compact SIMS — Küçük Ayak İzi

Compact SIMS, katman yapılarının, yüzey kirliliğinin ve safsızlıkların hızlı karakterizasyonu için tasarlanmıştır. Tekerlekli şasi üzerinde gelir ve yalnız tek fazlı şebeke gerilimi (10 A altı) gerektirir. Bu sayede laboratuvarınızda ayrı bir altyapı hazırlığı gerekmeden konumlandırılabilir. Döner karusel, 10 numuneyi kuru pompalı vakum odasına tek seferde yüklemenizi sağlar. SIMS Workstation ailesiyle aynı kontrol yazılımını ve iyon tabancası sistemini kullanır; derinlik profili, 2B ve 3B görüntü ve kütle spektrumu verir. MAXIM-600P dedektörü 6 mm üçlü filtreli kuadrupol üzerine kuruludur. SNMS modu alaşımlar gibi yüksek derişimli elementlerin nicel analizinde kullanılır. Yalıtkan numuneler için elektron tabancası seçeneği mevcuttur.

AutoSIMS — Gözetimsiz Seri Analiz

AutoSIMS, rutin ve tekrarlı SIMS analizlerini operatör müdahalesi olmadan yürütür. Kaset tipi numune tutucu ve yazılımla sürülen X-Y tabla sayesinde 24/7 çalışmada günde yüzlerce analiz yapılabilir. Deney parametrelerini basit bir tablo üzerinden tanımlayabilirsiniz; bu sayede SIMS'e yeni başlayan bir operatör de seriyi programlayabilir. Uzun ömürlü oksijen kaynaklı iyon tabancası, uzun çalışma süreleri boyunca kararlı bir demet sağlar. Modüler servis yapısı da sistemin çalışır kalma süresini artırır. Statik ve dinamik SIMS'in yanında, tüm parametrelere erişmek isteyen uzman kullanıcı için manuel mod da bulunmaktadır. Daha yüksek duyarlılık için 9 mm EQS'e yükseltme seçeneği sunulur.

EQS — Mevcut XPS ya da FIB Sisteminize SIMS

EQS, pozitif ve negatif ikincil iyonları analiz eden elektrostatik kuadrupol SIMS dedektörüdür. Entegre 45° elektrostatik sektör enerji analizörüyle iyon enerjisini 0,05 eV adımlarla tarar. Mevcut sistemlere kolayca bağlanır; XPS ve odaklanmış iyon demeti (FIB) mikroskoplarına eklendiğinde bu sistemlere SIMS derinlik profili ve görüntüleme kazandırır. XPS'in duyarlılık aralığı bu şekilde 1000 katın üzerinde genişletilebilir. Yüksek basınçlı ortamlar için diferansiyel pompalı seçenek sunulmaktadır.

MAXIM — Statik, Dinamik SIMS ve SNMS Analizörü

MAXIM; enerji filtresi, yüksek iletimli SIMS ekstraksiyon optiği, üçlü kütle filtresi ve darbe sayımlı dedektörü tek gövdede toplayan kuadrupol SIMS analizörüdür. 30°'lik kabul açısı, analizörün numune düzlemine paralel monte edilmesine olanak tanır; numune üzerindeki alan diğer ışık ve iyon optikleri için açık kalır. Numune yüklenmesine toleranslı olduğu için yalıtkanların analizinde, geniş kabul açısı sayesinde de geniş alan görüntülemede kullanılır.

Seçenekler ve Özel Konfigürasyonlar

• Modüler SIMS: mevcut yüzey analiz odanıza flanşla eklenen SIMS paketi
• XPS for SIMS: SIMS Workstation üzerine kurulan XPS, UPS, AES, SAM, ISS ve LEIS seçeneği (SPECS PHOIBOS 150 analizörü)
• Hi5: plazma birincil iyon kaynağı ve eş zamanlı pozitif/negatif iyon algılamalı UHV FIB-SIMS konfigürasyonu
• Özel sistemler: Hiden ürünlerinin modüler yapısı, belirli uygulamalara ve konumlara göre tasarlanmış sistemlere izin verir; ¹⁸O izotop modülü bunun bir örneğidir

Ölçüm Altyapısı

SIMS Mapper yazılımında analiz edilecek türleri periyodik tablo görünümünden seçebilirsiniz; kütle girişimleri bu görünümde işaretlenir. Veri analiz boyunca görüntü olarak toplanır. Derinlik profilinde ölçüm kapısının (gate) sınırları analizden sonra belirlenir; görüntüler üst üste yığılarak derişim profili üç boyutta kurulur. Kayıtlı şablonlarla analiz başlatma ve otomatik tablayla kuyruklu çalışma, üretim ortamında rutin kullanımı kolaylaştırır. Veriler .csv ve diğer formatlarda dışa aktarılır. Cihaz kontrolü ve veri toplama MASsoft Professional ile yapılır.

‍