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先进材料表征方法

 

X射线能谱分析(EDS) 聚焦离子束分析(FIB) 俄歇电子能谱分析(AES) X射线光电子能谱分析(XPS)
动态二次离子质谱分析(D-SIMS) 飞行时间二次离子质谱分析(TOF-SIMS)

 

表面元素分析

 

1. 飞行时间二次离子质谱技术

飞行时间二次离子质谱技术(Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry,TOF-SIMS)是一种非常灵敏的表面分析技术,通过用一次离子激发样品表面,打出极其微量的二次离子,根据二次离子因不同的质量而飞行到探测器的时间不同来测定离子质量,具有极高分辨率的测量技术。可以广泛应用于物理,化学,微电子,生物,制药,空间分析等工业和研究方面。TOF-SIMS可以提供表面,薄膜,界面以至于三维样品的元素、分子等结构信息,其特点在二次离子来自表面单个原子层分子层(1nm以内),仅带出表面的化学信息,具有分析区域小、分析深度浅和不破坏样品的特点,广泛应用于物理,化学,微电子,生物,制药,空间分析等工业和研究方面。

 

2. 飞行时间二次离子质谱分析(TOF-SIMS)可为客户解决的产品质量问题

(1)当产品表面存在微小的异物,而常规的成分测试方法无法准确对异物进行定性定量分析,可选择TOF-SIMS进行分析,TOF-SIMS能分析≥10μm直径的异物成分。

(2)当产品表面膜层太薄,无法使用常规测试进行成分分析,可选择TOF-SIMS进行分析,利用TOF-SIMS可定性分析膜层的成分。

(3)当产品表面出现异物,但是未能确定异物的种类,利用TOF-SIMS成分分析,不仅可以分析出异物所含元素,还可以分析出异物的分子式,包括有机物分子式。

(4)当膜层与基材截面出现分层等问题,但是未能观察到明显的异物痕迹,可使用TOF-SIMS分析表面痕量物质成分,以确定截面是否存在外来污染,检出限高达ppm级别。

 

3. 飞行时间二次离子质谱分析(TOF-SIMS)注意事项

(1)样品最大规格尺寸为1×1×0.5cm,当样品尺寸过大需切割取样。

(2)取样的时候避免手和取样工具接触到需要测试的位置,取下样品后使用真空包装或其他能隔离外界环境的包装, 避免外来污染影响分析结果。

(3)TOF-SIMS测试的样品不受导电性的限制,绝缘的样品也可以测试。

(4)TOF-SIMS元素分析范围H-U,包含有机无机材料的元素及分子态,检出限ppm级别。

 

4.应用实例

样品信息:铜箔表面覆盖有机物钝化膜,达到保护铜箔目的,客户端需要分析分析苯并咪唑与铜表面结合方式 。

飞行时间二次离子质谱分析 飞行时间二次离子质谱分析

 

结论:正负离子谱均出现415和416质量数的分子离子峰, 苯并咪唑(代号P2)分子量为175,推断结合方式为P2-Cu-P2。

 

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