材料表面形貌和成分分析

材料表面形貌及成分测试

目的：

通过分析样品的表面/或近表面来表征材料。基于您所需要的资料,我们可以为您的项目选择最佳的分析技术。我们的绝大部分的技术使用固体样品，有时会用少的液体样品来获取固体表面的化学信息。在许多情况下材料表征和表面分析是很好的选择，绝大大部分属于两类:

∙已知自己拥有什么样的材料，但是想要更多关于具体性能的信息，比如界面锐度、剖面分布、形态、晶体结构、厚度、应力以及质量。

∙您有对之不是完全了解的材料，想找出有关它的成份、沾污、残留物、界面层、杂质等。

链接：

一、光学显微镜（OM）

二、扫描电子显微（SEM）

三、X射线能谱仪（EDS）

四、俄歇电子能谱 (AES, Auger)

五、X射线光电子能谱/电子光谱化学分析仪(XPS/ESCA)

六、二次离子质谱(SIMS)

七、傅里叶转换红外线光谱术(FTIR)

八、X射线荧光分析(XRF)

九、拉曼光谱(Raman)

十、扫描探针显微镜/原子力显微镜(AFM)

十一、激光共聚焦显微镜

链接一：光学显微镜（OM）

技术原理

光学显微镜的成像原理，是利用可见光照射在试片表面造成局部散射或反射来形成不同的对比，然而因为可见光的波长高达 4000-7000埃，在分辨率 (或谓鉴别率、解像能，系指两点能被分辨的最近距离) 的考虑上，自然是最差的。在一般的操作下，由于肉眼的鉴别率仅有0.2 mm，当光学显微镜的最佳分辨率只有0.2 um 时，理论上的最高放大倍率只有1000 X，放大倍率有限，但视野却反而是各种成像系统中最大的，这说明了光学显微镜的观察事实上仍能提供许多初步的结构数据。

仪器图片：

50-1000X100-500X / 40-200X / 5-75X 50-1000X

分析应用

光学显微镜的放大倍率及分辨率，虽无法满足许多材料表面观察之需求，但仍广泛应用于下列之各项应用，诸如：

(1)组件横截面结构观察；

(2)平面式去层次 (Delayer) 结构分析与观察；

(3)析出物空乏区 (Precipitate Free Zone) 的观察；

(4)差扁平电缆与过蚀刻(Overetch)凹痕的观察；

(5)氧化迭差(Oxidation Enhanced Stacking Faults, OSF)的研究等。

链接二：扫描电子显微（SEM ）

扫描电子显微镜(SEM)光栅聚集电子束到样品表面，提供样品表面高辨析率以及长深度的图像。SEM 是业界最广泛使用的分析工具之一，因为它可以提供非常详细的图像。 耦合辅助以EDS ，这项技术还可以提供近整个元素周期表的元素鉴定服务。

当光学显微镜不能提供必要的图像分辨率时，使用SEM 帮助了很多的客户。 应用包括失效分析、立体分析、工艺表征、反向工程、粒子鉴别. 这种技能和宝贵经验,对我们客户来说是无价的 。此外,点名服务确保了测试结果及其蕴含意义的有效沟通。事实上,顾客往往会在分析场地，立即进行信息交流并在这个过程中建立良好的信任和信心。 SEM 的理想用途

相关工业应用

SEM Analysis

∙ 高辨析率成像

∙

元素微观分析及颗粒特征化描述

∙ 航天航空 ∙ 汽车

∙ 生物医学与生物技术 ∙ 化合物半导体 ∙ 数据存储 ∙ 国防 ∙ 显示器 ∙ 电子 ∙ 工业产品 ∙ 照明 ∙ 制药 ∙

光子学 ∙ 聚合物 ∙ 半导体

∙ 太阳能光伏发电 ∙

电信

SEM 分析的优势

SEM 分析的局限性

∙ 快速 、高辨析率成像 ∙ 快速识别呈现元素 ∙ 适合的景深

∙

支持许多其他工具的多功能平台

∙ 通常需要真空兼容 ∙ 可能需要蚀刻来作对比

∙ SEM 可能会损坏样品随后的分析 ∙ 尺寸限制可能要求切割样品

∙

最终的辨析率是样品和制备品的强大功能

链接三：X 射线能谱仪（EDS ）

X 射线能谱仪(EDS)是一种能和包括扫描电子显微镜（SEM ）、透射电子显微镜（TEM ）和扫描透射电子显微镜（STEM ）在内的几种应用相结合的一种分析能力

EDS 能提供直径小至纳米级别的区域的元素分析。电子束冲击试样表面产生代表特征元素的X 射线。利用EDS ，您可以测定单个点的元素组成，也可以得到选区的横向元素分布图 EDS 分析的理想用途

相关工业应用

EDS Analysis

∙ 小面积上的成像与元素组成 ∙ 缺陷处元素的识别/绘图 ∙

颗粒分析（>300nm ）

∙ 航空航天 ∙ 汽车

∙ 生物医学与生物技术 ∙ 化合物半导体 ∙ 数据存储 ∙ 国防 ∙ 显示器 ∙ 电子 ∙ 工业产品 ∙ 照明 ∙ 制药 ∙

光电子 ∙ 聚合物 ∙ 半导体

∙ 太阳能光伏发电 ∙

电信

EDS 分析的优势

EDS 分析的局限性

∙ 快速分析

∙ 多功能，廉价，应用广泛

∙

部分样品的定量（平坦、抛光过、均质）

∙ 对于不 平坦、未抛光、不均质样品的半量化

∙ 样品尺寸受限制

∙ 样品必须（对于有机材料不 是很理想） ∙ 分析（和镀层）可能损坏随后的表面分析 ∙

低Z 元素灵敏度限制

链接四：俄歇电子能谱 (AES, Auger)

俄歇电子能谱(AES 、Auger)是一种利用高能电子束为激发源的表面分析技术. AES 分析区域受激原子发射出具有元素特征的俄歇电子。

AES 电子束可以扫描一块或大或小的表面. 它也可以直接聚焦在小块表面形貌上（半导体产业经常要求这样）。聚焦电子束斑到10nm 或更小的直径使得AES 成为小表面形貌元素分析的非常有用的工具。此外，它能够在可调整的表面区域内栅蔽电子束从而控制分析区域的尺寸。 当用来与溅射离子源的结合时, AES 能胜任大、小面积的深度剖面。 当与聚焦离子束(FIB)一起使用时,它对于截面分析是很有用的。 无论是通过分析亚微米颗粒来确定晶圆加工设备中的污染源或是分析失效原因的电子器件中的缺陷，还是使用Auger 测量来确定"电抛光"医疗器械氧化层的厚度， 我们会发掘自身的知识基础来解决您的问题 。

Auger 的理想使用

相关工业应用

Auger Analysis

∙ 缺陷分析 ∙ 颗粒分析 ∙ 表面分析

∙ 小面积深度剖面 ∙ 工艺控制 ∙

薄膜成分分析

∙ 航空航天 ∙ 生物医学 ∙ 数据存储 ∙ 国防 ∙ 显示器 ∙ 电子 ∙

半导体 ∙

电信

Auger 分析的优势

Auger 分析的局限性

∙ 小面积分析（30纳米） ∙ 良好的表面灵敏度 ∙

良好的深度分辨率

∙ 最佳量化标准 ∙ 绝缘体难分析 ∙ 样品必须真空兼容

∙

相对低的检测灵敏度（最好是0.1%）