纳米层的高分辨率 SIMS 深度剖析
材料科学
2012-04-30 v1 化学物理
摘要
我们报告了针对纳米层结构的高分辨率 TOF SIMS（飞行时间二次离子质谱）深度剖析实验结果，该结构是由原子层沉积在 Si 衬底上生长的 16 层交替 MgO 和 ZnO（约 5.5 nm）堆叠而成。测量采用了一种新开发的方法，该方法结合使用低能直流垂直入射 Ar+ 离子束进行溅射去除样品材料（能量为 250 eV 和 500 eV），以及以 60°入射角脉冲 5 keV Ar+ 离子束进行 TOF SIMS 分析。通过这种优化配置，引入了一种已知双束（DB）TOF SIMS 深度剖析方法的显著改进版本，可称为 gentleDB。我们将混合 - 粗糙度 - 信息模型应用于实验结果的详细分析。结果表明，gentleDB 方法通过将离子束混合长度限制在约 2 个单分子层内，实现了终极深度分辨率。这对应于二次离子的逃逸深度，即 SIMS 中根本的深度分辨率限制。从测得的深度剖面推导出的其他参数表明，单层厚度等于 6 nm，因此“平坦”层厚度 d 为 3 nm，界面粗糙度 σ 为 1.5 nm，从而得出 d + 2σ = 6 nm。本质上，我们证明了采用惰性气体离子束的 gentleDB TOF SIMS 深度剖析能够揭示纳米层堆叠的结构特征，解析其原始表面并估算层间界面的粗糙度，而这些通过传统方法难以获得。
引用
@article{arxiv.1204.6252,
title = {High resolution SIMS depth profiling of nanolayers},
author = {S. V. Baryshev and A. V. Zinovev and C. E. Tripa and M. J. Pellin and Q. Peng and J. W. Elam and I. V. Veryovkin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.6252},
year = {2012}
}
备注
7 pages and 4 figures