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先進材料表征方法

1. 飛行時間二次離子質譜技術

二次離子質譜技術（Dynamic Secondary Ion Mass Spectrometry，D-SIMS）是一種非常靈敏的表面分析技術，通過用一次離子激發樣品表面，打出極其微量的二次離子，根據二次離子的質量來測定元素種類，具有極高分辨率和檢出限的表面分析技術。D-SIMS可以提供表面，薄膜，界面以至于三維樣品的元素結構信息，其特點在二次離子來自表面單個原子層（1nm以內），僅帶出表面的化學信息，具有分析區域小、分析深度淺和檢出限高的特點，廣泛應用于物理，化學，微電子，生物，制藥，空間分析等工業和研究方面。

2. 動態二次離子質譜分析（D-SIMS）可為客戶解決的產品質量問題

（1）當產品表面存在微小的異物，而常規的成分測試方法無法準確對異物進行定性定量分析，可選擇D-SIMS進行分析，D-SIMS能分析≥10μm直徑的異物成分。

（2）當產品表面膜層太薄，無法使用常規測試進行膜厚測量，可選擇D-SIMS進行分析，利用D-SIMS測量≥1nm的超薄膜厚。

（3）當產品表面有多層薄膜，需測量各層膜厚及成分，利用D-SIMS能準確測定各層薄膜厚度及組成成分。

（4）當膜層與基材截面出現分層等問題，但是未能觀察到明顯的異物痕跡，可使用D-SIMS分析表面超痕量物質成分，以確定截面是否存在外來污染，檢出限高達ppb級別。

（5）摻雜工藝中，摻雜元素的含量一般是在ppm-ppb之間，且深度可達幾十微米，使用常規手段無法準確測試摻雜元素從表面到心部的濃度分布，利用D-SIMS可以完成這方面參數測試。

3. 動態二次離子質譜分析（D-SIMS）注意事項

（1）樣品最大規格尺寸為1×1×0.5cm，當樣品尺寸過大需切割取樣，樣品表面必須平整。

（2）取樣的時候避免手和取樣工具接觸到需要測試的位置，取下樣品后使用真空包裝或其他能隔離外界環境的包裝， 避免外來污染影響分析結果。

（3）D-SIMS測試的樣品不受導電性的限制，絕緣的樣品也可以測試。

（4）D-SIMS元素分析范圍H-U，檢出限ppb級別。

4.應用實例

樣品信息：P92鋼陽極氧化膜厚度分析。

分析結果：氧化膜厚度為20μm，從表面往心部成分分布：0-4μmFe2O3，4-9μmFe3O4,9-15μm（Fe.Cr）3O4,15-20μm合金化混合區。