薄膜与表面分析技术在高效大功率LED生长和工艺控制中的应用
光学薄膜在激光系统中的应用及性能要求
光学薄膜在激光系统中的应用及性能要求摘要：光学薄膜是激光系统中非常重要而又最容易损伤的薄弱环节。
因此研究光学薄膜的激光破坏机制，如何提高激光损伤阈值，具有重要的实际意义。
本文首先分析了激光与薄膜材料的相互作用，并从微观和宏观方面较为全面的阐述了光学薄膜激光损伤机理，结合文献给出的实验数据，系统地从激光和薄膜自身两个方面介绍了影响薄膜激光损伤阈值的因素，并为如何提高光学薄膜激光损伤阈值提出了建议。
关键字：激光损伤；光学薄膜；损伤阈值Application and performance requirements of optical coating in laser systemAbstract：optical coatingis a very important and easily damaged weak link in laser system. It has important practical significance that how to improve the laser damage threshold and the study of laser damage mechanism of optical films. At first, this paper analyzes the interaction of laser and film materials, it is comprehensively described from the micro and macro aspects about the laser damage mechanism of optical films, combined with the experimental data given in the literature, the paper introduces the factors affecting the film laser damage threshold, and puts forward some suggestions on how to improve the laser induced damage threshold of optical thin films systematically from laser and the film itself.Keywords:Laser damage; optical coating; damage threshold1.引言光学薄膜是激光发展过程中极重要的一环，业内通常用“灯、棒、膜”来形象地概括激光器的抽运能源、工作物质及谐振腔三大基本构件[1]，其中的抽运能源和工作物质随着激光器的不同而千变万化。
表面光伏谱在光电材料与器件研究中的应用_周紫光
能量值 , 但通常这个点是比较宽的 , 以至于不能被 精确地确定 , 因此会产生 0.1 ～ 0.2 eV 的误差 。 这 种 SPV 值的宽起始点主要是由于能量略小于 Eg 的 光吸收 , 其根本的原因是 Franz-Keldysh 效应和光生 电子在禁带中的浅能级 (也叫做尾态)和能带之间 的跃迁 。在样品表面 , SPS 对能量低于禁带宽度的 光吸收所产生的变化比吸收谱敏感 , 因此这种尾态 的影响更加显著 , 很难从曲线中直接判断 Eg 的确 切位置 。
下分离 Fig.1 Super-bandgap illumination with carrier separation under
an electric field
超表面光学与应用研究
超表面光学与应用研究随着近年来科技的快速发展，越来越多的新材料和新技术出现在我们的生活中。
其中，超表面光学技术便是近年来兴起的一项新技术。
它可以用来处理光信号和光波，具有重要的理论意义和广泛的应用前景。
本文将介绍超表面光学技术的相关知识以及其在各个领域的应用研究。
一、超表面光学技术的概念与研究进展超表面是指的一种具有超级波前调制功能的薄膜材料，可以用于对光场进行高精度的调控。
这种材料通常由光学周期结构单元和金属基板或介电质基板组成。
超表面的组织结构可以通过制备、设计和优化进行精确控制，从而实现对光波和光信号的精密控制。
超表面光学技术的研究起源于2005年，当时，人们发现使用特定的材料和结构设计可以控制光线的传播方向和强度。
这些新材料使用人工周期结构而不是自然周期结构，通过超表面达到人为控制光传输的目的。
近年来，随着新材料与微纳加工技术的不断发展，超表面光学技术已经发展成为热门的研究领域，并得到了广泛的关注。
二、超表面光学技术的应用研究领域超表面光学技术具有广泛的应用前景，应用研究主要包括以下几个方面：1. 通信领域人们已经开始将超表面技术引入到通信领域的研究中，探索在可见光、红外光和毫米波等频段中使用超表面来实现可控、高速数据传输的可能性。
在某些应用场景中，超表面技术可以用来实现无线信号的精确定向和可重构的天线控制，从而提高无线信号的覆盖范围和传输速度。
2. 光电显示器领域超表面技术在光电显示器领域也有相当的应用场景。
结合超表面的光波调制特性和电子显示技术的优势，可以实现高分辨率、低功耗和超薄的光电显示器。
此外，在半透明显示面板和查色器件加载方面也有很大的潜力。
3. 雷达、防卫和安全领域超表面技术在雷达、防卫和安全领域也有相当的应用前景。
超表面结构可以用来设计可控的反射和散射平面，从而实现雷达隐身和目标识别。
在防卫和安全领域，超表面技术可以用来合成生物信号、跟踪目标、识别目标、快速图像分类等方面。
薄膜材料及其在光电领域中的应用
薄膜材料及其在光电领域中的应用引言：随着科技的飞速发展，光电领域在各个领域中扮演着至关重要的角色。
薄膜材料是光电领域中的重要组成部分，具有广泛的应用前景。
本文将深入探讨薄膜材料的特性以及在光电领域中的应用，并探究其未来发展的趋势。
1. 薄膜材料的特性薄膜材料是一种厚度在纳米到微米的材料，具有以下特性：1.1 良好的光学性能：薄膜材料具有独特的光学性质，如高透射率、低反射率和高折射率。
这些性能使其成为制备高效光电器件的理想选择。
1.2 高比表面积：薄膜材料具有大比表面积，这使得其在吸附分子、电化学催化和光催化反应中具有显著的优势。
同时，高比表面积也提高了薄膜材料的光敏度，使其在光电器件中具有更高的效率。
1.3 可控的化学性质：薄膜材料的制备过程可以通过控制反应条件来精确调控其化学性质。
这种可控性使得薄膜材料能够适应不同的应用需求，并提供定制化的解决方案。
2. 薄膜材料在太阳能电池中的应用由于其出色的光学性能和可控的化学性质，薄膜材料在太阳能电池中有着广泛的应用。
2.1 透明导电膜：透明导电膜是太阳能电池中的关键组件之一，用于实现电荷的收集和传输。
氧化铟锡（ITO）薄膜是目前最常用的透明导电膜，但其成本较高且含有稀有金属。
近年来，氧化铟锌（IZO）薄膜和导电聚合物薄膜逐渐成为替代品，具有更好的导电性能和成本效益。
2.2 光吸收层：在太阳能电池中，薄膜材料可以用作光吸收层，用于吸收太阳能并转化为电能。
硒化镉（CdTe）和硫化铜铟镓（CIGS）是常用的光吸收层材料，具有较高的光电转换效率和较低的制造成本。
2.3 保护层：薄膜材料还可以作为太阳能电池的保护层，用于保护光吸收层免受外界环境的损害，如氧化、湿氧化和光热等。
二氧化硅（SiO2）和聚合物薄膜是常用的保护层材料，具有良好的化学稳定性和机械强度。
3. 薄膜材料在光电显示器件中的应用薄膜材料在光电显示器件中具有广泛的应用，其中最具代表性的是液晶显示器（LCD）和有机发光二极管显示器（OLED）。
高功率激光系统中光学薄膜的现状和发展趋势
一、概述高功率激光系统在工业、医疗、军事等领域的应用日益广泛，而光学薄膜作为高功率激光系统中的重要组成部分，其性能对激光系统的稳定性和输出功率有着关键影响。
光学薄膜的研究和发展一直备受关注。
本文将针对高功率激光系统中光学薄膜的现状和发展趋势进行深入探讨。
二、光学薄膜的特点光学薄膜是一种利用膜层间的干涉作用来实现对光的衍射与透射的技术材料。
光学薄膜通常具有以下几个特点：1. 光学薄膜具有较高的透射率和反射率，能够有效地调控光的传输和反射。
2. 光学薄膜的厚度相对较小，一般在纳米级别，因此具有很好的光学性能和表面平整度。
3. 光学薄膜的材料种类丰富，可以根据具体的光学性能要求选择合适的材料进行制备。
三、高功率激光系统中光学薄膜的现状1. 现有技术目前，高功率激光系统中常用的光学薄膜材料包括二氧化硅、氟化镁、氟化铝等。
这些材料具有较好的透射性能和热稳定性，能够满足一定功率范围内的激光输出要求。
而在薄膜制备方面，常用的方法包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等技术，能够制备出较为均匀的光学薄膜。
2. 现有问题然而，在高功率激光系统中，光学薄膜仍然面临一些挑战。
由于高功率激光系统的光强较大，薄膜材料容易受到热应力的影响，导致薄膜损伤或热转化率增加，影响激光的输出功率和稳定性。
现有的薄膜制备技术难以满足高功率激光系统对薄膜的高精度和高稳定性要求。
光学薄膜在长时间使用后容易受到气态、液态等环境因素的影响，降低了薄膜的耐久性和稳定性。
四、高功率激光系统中光学薄膜的发展趋势1. 新材料的研发为了解决现有材料在高功率激光系统中的局限性，科研人员正在积极研发新型的光学薄膜材料。
一些耐高温、高能量密度的无机材料和聚合物材料被认为具有良好的激光损伤阈值和热稳定性，能够适应高功率激光系统的需求。
纳米材料如石墨烯、二维过渡金属氧化物等也被应用到光学薄膜制备中，以提高薄膜的光学性能和稳定性。
2. 制备技术的进步随着薄膜制备技术的不断进步，高功率激光系统中光学薄膜的制备技术也在不断优化。
薄膜材料在光催化领域的应用研究
薄膜材料在光催化领域的应用研究光催化技术是一种重要的环境治理和能源转换技术，其应用范围广泛，包括水处理、空气净化、能源转换等领域。
其中，薄膜材料在光催化领域的应用研究备受关注。
本文将重点探讨薄膜材料在光催化领域的应用及其研究进展。
一、薄膜材料在光催化领域的意义薄膜材料具有较大的比表面积和丰富的表面活性位点，能够有效地吸附和分解污染物。
此外，薄膜材料的晶格结构和表面形貌可通过调控工艺进行优化，从而提高催化性能。
因此，在光催化应用中，薄膜材料具有以下优势：1. 提高反应效率：薄膜材料的高比表面积和丰富的活性位点可提供更多的反应界面，增强光吸收和催化效率。
2. 降低催化剂用量：薄膜材料通过效果良好的分离功能，降低了催化剂的损失和浪费。
同样的催化效果可以通过少量的催化剂实现，提高了催化剂的利用效率。
3. 提高光稳定性：薄膜材料通过在表面形貌或晶格结构上引入助剂或掺杂离子，可以提高光稳定性，延长材料的使用寿命。
由于以上优势，薄膜材料在光催化领域的应用逐渐受到广泛关注，并取得了一系列重要研究成果。
二、薄膜材料在光催化降解有机污染物中的应用有机污染物是造成环境问题的重要源头之一，其快速降解和有效去除一直是研究的热点。
薄膜材料的高比表面积和较好的吸附性能为有机污染物的降解提供了良好的条件。
1. 二维材料：二维材料，如石墨烯和二维金属卤化物等，具有高度可调控性和强大的催化性能，成为光催化降解有机污染物的研究热点。
通过将二维材料制备成薄膜，可以实现对有机污染物的吸附和光解降解，提高降解效率。
2. 多孔材料：多孔薄膜材料，如金属有机框架材料（MOFs）和介孔材料等，具有良好的吸附性能和较大的表面积，为有机污染物的降解提供了独特的平台。
这些多孔薄膜材料可以通过调控孔结构和功能化处理，实现对有机污染物的高效吸附和分解。
3. 半导体材料：以二氧化钛（TiO2）为代表的半导体材料具有良好的光催化性能。
将TiO2薄膜制备在载体上，可提高光催化降解有机污染物的效率。
光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究
光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究近年来，随着环境保护和可再生能源的重要性逐渐被人们所认识，太阳能光伏技术作为一种绿色能源的代表受到了广泛关注。
而在太阳能光伏技术中，光学薄膜技术的应用研究也成为了一个热门话题。
本文将探讨光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用，并对其研究进展进行分析。
首先，我们需要了解光学薄膜技术的基本概念。
光学薄膜技术是一种通过在材料表面上沉积一层或多层具有特定光学性质的薄膜来改变光的传播和反射行为的技术。
在太阳能光伏中，光学薄膜技术可以用于提高太阳能电池的光吸收效率和光电转化效率，从而提高太阳能电池的发电性能。
其次，我们来看一下光学薄膜技术在太阳能光伏中的具体应用。
首先，光学薄膜技术可以用于制备抗反射膜。
抗反射膜能够减少太阳能电池表面的反射损失，提高光的吸收率。
通过在太阳能电池表面沉积一层抗反射膜，可以使太阳能电池对太阳光的吸收率提高10%以上。
其次，光学薄膜技术还可以用于制备光学滤波膜。
光学滤波膜能够选择性地透过或反射特定波长的光线，从而改变太阳能电池对光的响应特性。
通过在太阳能电池表面沉积一层光学滤波膜，可以改变太阳能电池的光谱响应，提高光电转化效率。
最后，光学薄膜技术还可以用于制备光学增透膜。
光学增透膜能够提高太阳能电池对光的吸收率，同时减少太阳能电池表面的反射损失。
通过在太阳能电池表面沉积一层光学增透膜，可以使太阳能电池的光吸收率提高20%以上。
然而，光学薄膜技术在太阳能光伏中的应用研究还面临一些挑战。
首先，光学薄膜技术的制备过程复杂，需要高精度的设备和技术支持。
其次，光学薄膜技术的成本较高，限制了其在大规模生产中的应用。
此外，光学薄膜技术的稳定性和耐久性也需要进一步提高，以满足太阳能光伏系统的长期使用需求。
为了克服这些挑战，研究人员正在不断努力改进光学薄膜技术。
一方面，他们致力于开发更加简化和高效的制备方法，以降低光学薄膜技术的制备成本。
另一方面，他们还在探索新的材料和结构，以提高光学薄膜技术的稳定性和耐久性。
Si衬底LED芯片制造和封装技术
Si衬底LED芯片制造和封装技术引言1993年世界上第一只GaN基蓝色led问世以来，LED制造技术的发展令人瞩目。
目前国际上商品化的GaN基LED均是在蓝宝石衬底或SiC衬底上制造的。
但蓝宝石由于硬度高、导电性和导热性差等原因，对后期器件加工和应用带来很多不便，SiC同样存在硬度高且成本昂贵的不足之处，而价格相对便宜的si衬底由于有着优良的导热导电性能和成熟的器件加工工艺等优势因此Si衬底GaN基LED制造技术受到业界的普遍关注。
目前日本日亚公司垄断了蓝宝石衬底上GaN基LED专利技术，美国CREE公司垄断了SiC衬底上GaN基LED专利技术。
因此，研发其他衬底上的GaN基LED生产技术成为国际上的一个热点。
1Si衬底LED芯片制造1.1技术路线在si衬底上生长GaN，制作LED蓝光芯片。
工艺流程：在si衬底上生长AlN缓冲层一生长n型GaN-生长InGaN多量子阱发光层-生长P型AlGaN层-生长p型GaN层-键合带Ag反光层并形成p型欧姆接触电极一剥离衬底并去除缓冲层一制作n型掺si层的欧姆接触电极一合金―钝化一划片一测试一包装。
1.2主要制造工艺si衬底GaN基LED芯片结构图见图1。
图1si 衬底GaN 基LED 芯片结构图从结构图中看出，si 衬底芯片为倒装薄膜结构，从下至上依次为背面Au 电极、si 基板、粘接金属、金属反射镜(P 欧姆电极)GaN 外延层、粗化表面和Au 电极。
这种结构芯片电流垂直分布，衬底热导率高，可靠性高；发光层背面为金属反射镜，表面有粗化结构，取光效率高。
1.3关键技术及创新性用Si 作GaN 发光二极管衬底，虽然使LED 的制造成本大大降低，也解决了专利垄断问题，然而与蓝宝石和SiC 相比，在Si 衬底上生长GaN 更为困难，因为这两者之间的热失配和晶格失配更大，si 与GaN 的热膨胀系数差别也将导致GaN 膜出现龟裂，晶格常数差会在GaN 外延层中造成高的位错密度；另外si 衬底LED 还可能因为si 与GaN 之问有0.5v 的异质势垒而使开启电压升高以及晶体完整性差造成P 型掺杂效率低，导致串联电阻增大，还有si 吸收可见光会降低LED 的外量子效率。
高性能LED制造与装备中的关键基础问题研究
一、关键科学问题及研究内容本项目以高光效、高可靠性、大功率、低成本LED制造和装备所面临的五个关键技术挑战为突破口，围绕以下三个重要科学问题展开研究，突破LED产业链上、中、下游关键制造环节中的瓶颈。
科学问题一大尺寸LED晶圆制造中影响光效、光衰的主要缺陷形成机理及抑制。
随着LED芯片制造向大尺寸衬底晶圆、低缺陷密度、高光效方向发展，对衬底平坦化、外延生长、芯片制造技术及相关装备提出了一系列挑战。
例如，大尺寸晶圆衬底表面必须高质量平坦化，否则其缺陷将延伸到外延层，直接影响外延层的质量。
另外，由于晶圆尺寸增大，导致衬底制备和外延生长中晶圆翘曲，缺陷更加严重，导致量子效率下降。
这些缺陷会直接影响光效、光衰。
如何抑制缺陷、提高量子效率是大功率LED制造的关键问题。
其中的技术难点包括：大尺寸同质衬底生成过程中的缺陷控制，MOCVD外延中的缺陷抑制和量子效率调控，超硬衬底材料表面原子级平坦化中的缺陷控制。
需要解决的科学问题具体内涵包括：非均匀场和微扰动对衬底和外延层生长动力学过程的影响规律及与缺陷产生的关系，和难加工衬底材料原子级平坦化中的界面行为及缺陷控制原理。
需要研究用于大尺寸GaN同质衬底制备的HVPE反应腔和用于大尺寸晶圆外延的MOCVD反应腔的设计方法，以实现反应腔内气体的均匀扩散和混合，温度场的均匀控制，保持层流和均匀的化学反应速率，晶体生长过程中不同沉积速率与反应物质流量控制的精确匹配，以满足外延生长中的波长一致性（偏差≤±5nm）、厚度和组分均匀性（偏差≤5％）等要求；研究超硬难加工衬底材料表面原子级平坦化（表面粗糙度Ra<0.1 nm）和高效去除（去除速率大于6 μm/h）方法，解决衬底材料的平坦化难题。
针对这些难点，设臵三方面研究内容：1）大尺寸同质衬底生成及缺陷控制原理与装备实现建立适用于HVPE快速生长非平衡态体系的热力学过程和动力学生长模型，考虑化学反应及反应副产物等动力学因素，并利用此模型对外延膜表面的形核、长大及聚结进行深入分析；在反应腔尺寸放大条件下，进行流场温度场均匀性设计，实现GaN厚膜厚度均匀性和晶体质量均匀性控制；研究自支撑GaN厚膜HVPE 的生长动力学特性，探索晶格失配、热失配、形核与聚结等对厚膜应力生成和积聚的影响规律，寻找降低或阻断应力和缺陷生成的方法，建立三维应力模型；为解决晶体生长过程中不同沉积速率与反应腔喷头、流量控制精度的匹配，减少多工作点不匹配造成的缺陷增多问题，构建由高温工艺腔联接的多腔分步反应腔系统，以高效率批量获得高质量GaN衬底。
新型光学薄膜材料在显示器技术中的应用
新型光学薄膜材料在显示器技术中的应用随着科技的不断发展，显示器技术也在不断革新。
其中，新型光学薄膜材料的应用为显示器提供了更加出色的性能和用户体验。
本文将探讨新型光学薄膜材料在显示器技术中的应用，并具体阐述其带来的改变和优势。
一、新型光学薄膜材料概述新型光学薄膜材料是指具有特殊光学性质和结构的材料，其特点是在一定厚度的材料中能产生光的薄膜。
这些材料具有调控光的传播方式和特性的能力，使其成为显示器技术领域的重要组成部分。
二、新型光学薄膜材料在显示器技术中的应用1. 提高显示质量新型光学薄膜材料能够改善显示器的光学性能，提高显示质量。
例如，利用全反射特性的材料可以提高显示屏的亮度和对比度，使图像更加清晰和生动。
此外，某些材料还能减少色彩失真和视角依赖性，使图像在各个角度下都能保持一致的质量。
2. 实现更薄更轻的设计新型光学薄膜材料具有良好的透明度和柔韧性，可以实现显示器更薄更轻的设计。
相比传统的厚重材料，它们在提供相同功能的情况下可以减少设备的重量和体积，使得显示器更加便携和易于携带。
3. 护眼功能的改善随着人们对显示器使用时间的增加，对眼睛的健康关注也越来越高。
新型光学薄膜材料在显示器技术中的应用可以减少蓝光辐射，有效保护眼睛免受辐射伤害。
这种材料可以过滤掉更多的有害蓝光，并使其光谱更接近自然光，从而减轻眼睛的疲劳感。
4. 提升能效和环保性新型光学薄膜材料的应用还可以提升显示器的能效和环保性。
采用高透明、低反射的材料可以减少显示器在工作过程中的能量损耗，从而降低能源消耗。
此外，这些材料通常是可再生的，并且在生产和使用过程中不会释放有害物质，对环境友好。
5. 拓展显示器的功能利用新型光学薄膜材料，显示器还可以实现更多功能的拓展。
例如，某些材料可以实现折叠式显示器，提供更大的显示面积。
另外，一些材料还具有自清洁功能，可以减少指纹和灰尘的附着，保持屏幕清洁。
三、新型光学薄膜材料应用的挑战和未来发展除了诸多优势，新型光学薄膜材料在应用中面临一些挑战。
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SIMS Image Analysis
SiC fiber in a Ti matrix (V-doped)
Ti
Si
Ga+ primary ion (30 keV, 50 pA) Ti+: 10s; Si+: 200s; V+: 100s; C+: 200s
V
C
50 µm
LEDN-19
APPLIED MICROANALYSIS LABS
LEDN-006
APPLIED MICROANALYSIS LABS
Analysis Principle
ESCA
Atom
L 2,3(2s) L1(2s) K (1s)
Excitation
Ion
ehν
Photoelectron Eb= hν-Ek-ϕ ν ϕ
Relaxtation
EDS, XRF
AES
LEDN-14
APPLIED MICROANALYSIS LABS
SIMS Detection Limit
Detection Limits (atoms/cm3) in InP, GaAs, GaN For electropositive elements
E le m e n t L i B e B N a M g A l K C a T i V C r M n F e N i C u Z n S r Y Z r N b M o C d In M
高效大功率LED外延及芯片技术研讨班 外延及芯片技术研讨班 高效大功率
Thin film and Surface Analysis for LED growth and process
薄膜与表面分析技术在高效大功率 LED生长和工艺控制中的应用 LED生长和工艺控制中的应用 Yumin Gao
Applied Microanalysis Labs, Inc. 2990 Scott Blvd., Santa Clara, CA 95054 GAO@
)
LEDN-15
APPLIED MICROANALYSIS LABS
SIMS Detection Limit
Detection Limits (atoms/cm3) in GaAs,InP and GaN For electronegative elements
Element H C N O F P Si S Cl Ge Se Br Te Ag Au M- (Cs+) 2E17 1E16 5E15 (NGa-) 1E16 2E14 2E15 2E15 1E15 3E15 5E15 5E14 5E13 1E15 2E16 1E15 M+ (O2+) 2E18 2E18 5E18 1E20 5E16 1E16 1E16 1E19 2E17 2E16 2E17 1E17 2E17 2E16 1E17
X-ray fluorescence
TRXF
LEDN-08
SIMS Principle
+
Absorbed molecules
+
Primary ions (~10 keV)
+
Sputtering event
Desorbed molecular ions
+
Escape range (~10 Å)
+
Sputtered atoms Secondary + ions
+
Mixing range (~100
Sample atoms
Å)
APPLIED MICROANALYSIS LABS
LEDN-09
SIMS Technique Schema
MASS SPECTROMETER
m/q
MASS SPECTRUM
µm
DEPTH PROFILE
Sample
VACCUM
X -Y
LEDN-17
APPLIED MICROANALYSIS LABS
SIMS Depth Resolution
Depth profiling of Multi-Quantum wells InGaAsP/InGaAs
Lz = 110 Å
Lz = 125 Å
LEDN-18
APPLIED MICROANALYSIS LABS
X-ray fluorescence
Auger electrons (surface) 10-100 Å electron escape depth 1µm Electron excitation depth
Incident X-rays
X-ray fluorescence (surface) photoelectrons (surface) 10-100 Å electron escape depth 100-1000 µm X-ray excitation depth Incident X-rays
LEDN-01
APPLIED MICROANALYSIS LABS
Analysis Techniques
Modified Probe
Probe
Sample
Response
Probe: photo electron ion phonon
LEDN-02
Response:
photo electron ion phonon
IMAGE
LEDN-10
APPLIED MICROANALYSIS LABS
SIMS Instrument Type
Magnetic sector Quadrupole Time of Flight
M-∆M M M+∆M r = k/B(m/q)1/2
Detection & Registration
ion phonon
phonon
LEDN-03
APPLIED MICROANALYSIS LABS
Analysis Techniques
Types of information provided by chemical analysis
Elemental Molecular
Surface ( <10 Å) Thin film ( <100 Å - 1µm)
+ + +
3 3 1 3 1 2 2 3 2 1 1 3 1 1 3 1 5 1 1 1 1 5 3
( E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E
O 2 1 3 1 4 1 5 1 4 1 4 1 5 1 4 1 4 1 4 1 4 1 5 1 4 1 5 1 6 1 6 1 6 1 5 1 7 1 5 1 6 1 6 1 6 1 5
Ion damage section, σ Desorption area, D Bombarded surface, A
Σσ << A
Static SIMS
Primary ion dose Information Analysis Instrument
LEDN-12
Σσ = A
Dynamic SIMS
)
M
1 1 3 2 1 1 2 1 1 1 2 1 3 5 1 1 1 1 4 1 1 1 3
( E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E
C 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 1
s 6 0 5 7 0 7 8 0 8 7 7 8 7 7 6 0 0 0 7 8 8 1 7
Na Mg K Rb Cs Fr Ca Sr Ba Ra
Nb Mo Tc Ta W Re
Ru Rh Os Ir
Oxygen bombardment & Positive ions Cs bombardment & Negative ions Cs bombardment & Oxygen bombardment
APPLIED MICROANALYSIS LABS
Analysis Techniques
XRF, TXRF, FTIR, Raman
photo
photo
electron
SEM, TEM, AES, EELS
electron
ion
SIMS, RBS, ISS, GDMS Scanning Acoustic Microscopy
Auger electron KL1L 2,3
hν
LEDN-07
APPLIED MICROANALYSIS LABS
Analysis Principle
Primary Electrons
APPLIED MICROANALYSIS LABS
Depth information determined either by excitation depth or by escape depth
ion pulse t-∆t ~ M-∆M t~M t+∆t ~ M+∆M
Vo(t) = Vc+Vs cosωt
m/q ~ B
m/q ~ V(f)
m/q ~ t
LEDN-11
APPLIED MICROANALYSIS LABS
Dynamic vs. Static SIMS
primary ion ion: elemental information ion: molecular information
>1E12 ions/cm2 Elemental Depth profile Magnetic & Quad