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應(yīng)用分享 | FIB-TOF‖高效的TOF-SIMS深度分析

更新時間:2024-08-08點擊次數(shù):944

聚焦離子束(Focused Ion beam,簡稱FIB)技術(shù)是利用靜電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割技術(shù)。離子束轟擊樣品時,其動能會傳遞給樣品中的原子/分子,產(chǎn)生濺射效應(yīng),從而達(dá)到不斷蝕刻,進(jìn)而切割樣品的效果。FIB對固體局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行高精度的切割和加工后,借助飛行時間二次離子質(zhì)譜儀(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry,簡稱TOF-SIMS),就能實現(xiàn)對該區(qū)域的原位、高靈敏度的化學(xué)成分分析,從而獲取樣品“由表及里"的豐富的化學(xué)信息。

FIB-TOF功能介紹

PHI nanoTOF儀器可以通過FIB-TOF來實現(xiàn)截面樣品的制備和化學(xué)分析,有以下兩種方法:
方法一:PHI nanoTOF儀器利用配備的Ga源FIB配件進(jìn)行FIB處理。經(jīng)過Ga源進(jìn)行精確的FIB加工后,隨后直接進(jìn)行TOF-SIMS分析(見圖1a)。值得一提的是,在Ga源進(jìn)行FIB加工時,還能獲取FIB加工區(qū)域的3D影像;此外,Ga源還可以作為TOF-SIMS分析源(即一次離子源)進(jìn)行TOF-SIMS分析。

方法二:對于新的型號的PHI nanoTOF3+儀器,作為初級離子源的液態(tài)金屬離子源,還可兼具FIB功能,利用同一離子源就能夠完成對樣品進(jìn)行截面加工和橫截面的TOF-SIMS分析。如圖1b和1c所示,通過PC端控制,用戶可以輕松、快速地完成從FIB處理到TOF-SIMS分析的全過程。此外,PHI nanoTOF3+還支持在冷卻條件下進(jìn)行FIB加工。

圖1. FIB-TOF工作的示意圖

FIB-TOF的應(yīng)用

FIB-TOF技術(shù)適用于對具有三維結(jié)構(gòu)或組分復(fù)雜(如合金)樣品的深度分析。如圖2a和2b所示,首先利用FIB準(zhǔn)確切割樣品,然后采集斷面上的TOF-SIMS二維圖像,實現(xiàn)直觀且迅速地獲取樣品“由表及里"深度方向上的組分的分布情況。表格中對比了Bi離子和Ga離子對幾種典型材料的磨削速率(Milling Rate)(見2c)。實驗結(jié)果表明,無論是無機(jī)非金屬材料還是硬度較高的合金,

FIB加工均展現(xiàn)出良好的適用性;另一方面也表明了同樣大小的離子束條件下,Bi離子的磨削速率高于Ga離子。

圖2. 石墨a)、Cu-W合金b)的FIB-TOF圖像;c) Bi和Ga離子對各種材料的Milling Rate對照表。

全新升級的PHI nanoTOF3+配備了先進(jìn)的液態(tài)金屬離子設(shè)備以及已有的TRIFT分析器,性能得到大力提升!它具備優(yōu)于50 nm的空間分辨率,能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶通能量和寬立體接受角的高靈敏度質(zhì)譜分析。此外,液態(tài)金屬離子設(shè)備還可選配FIB功能,使得原位FIB-TOF技術(shù)成為研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及微區(qū)特征樣品的強(qiáng)大工具。PHI nanoTOF3+可被廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、新能源、半導(dǎo)體、電子器件制造等領(lǐng)域,為科研和工業(yè)界帶來的分析體驗。

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