Janez Košir

Tof-ERDA-mittaus soveltuu kiinteiden näytemateriaalien alkuainekoostumuksen kvantitatiiviseen määritykseen ja syvyysprofilointiin. ToF-ERDA havaitsee kaikki alkuaineet ja vedyn eri isotoopit. Menetelmä tuottaa alkuainekohtaiset syvyysprofiilit määrittämällä kunkin alkuaineen pitoisuuden eri syvyyksillä näytteessä. Tyypillisesti detektioraja on 0,1–0,5 atomiprosenttia ja syvysresoluutio 5–20 nm. Menetelmä soveltuu 20–500 nm paksuisten ohutkalvojen analysointiin. Näytteen pinnan on oltava sileä, ja sen karheuden on oltava alle 10 nm, jotta mittaus pystytään suorittamaan. Menetelmä on luontaisesti kvantitatiivinen, kun analysoidaan ohutkalvoja tyypillisillä substraateilla, kuten pii (Si), galliumnitridi (GaN), piikarbidi (SiC), galliumarsenidi (GaAs) tai indiumfosfidi (InP). Siksi referenssinäytteitä ei tarvita kvantitatiivisten tulosten saamiseksi. Tämä tekniikka on erityisen hyödyllinen kevyiden alkuaineiden analysoinnissa. Normaalien TOF-ERDA mittausten lisäksi suoritamme myös LI-ERDA-mittauksia (tunnetaan myös nimellä Foil ERDA) vedyn isotooppien määrittämiseksi matalina pitoisuuksina. LI-ERDA:lla saavutetaan tyypillisesti 0.01 atomiprosentin määritysrajat vedyn isotoopeille ja päästään joidenkin materiaalien osalta jopa 1 nm syvyysresoluutioon. LI-ERDA:lla ei voida määrittää muita alkuaineita samanaikaisesti vedyn kanssa.

Ellipsometria on optinen tekniikka, jolla karakterisoidaan polarisoituneen valon heijastumista näytteen pinnasta. Menetelmällä voidaan määrittää näytteen taitekerroin tai paksuus. Ellipsometriaa käytetään ohutkalvojen ja perusmateriaalien karakterisointiin. Näyte voi olla yksi- tai monikerroksinen kalvo. Mittaukseen sopiva näytteen paksuus riippuu materiaalista - kysy tarvittaessa lisätietoja asiantuntijoiltamme.

Sekundääri-ionimassaspektrometria (SIMS) soveltuu erityyppisten kiinteiden materiaalien syvyysprofilointiin. SIMS tunnistaa kaikki alkuaineet, joiden massa on vedyn ja uraanin välissä. Matalan määritysrajan ansiosta menetelmä sopii jopa häviävän pienten epäpuhtauspitoisuuksien analysointiin. Kvantitatiivisten tulosten saaminen edellyttää standardien käyttöä.

Lentoaikaerotteinen sekundäärinen ionimassaspektrometria (ToF-SIMS) on menetelmä, jolla voidaan analysoida kiinteiden materiaalien pintoja. Tekniikalla voidaan määrittää sekä alkuaine- että molekyylikoostumus näytteen pinnasta. Pinta-analyysi yltää < 2 nm syvyyteen. Syvyysprofilointi on kuitenkin mahdollista, kun pintaa hiotaan ionisuihkulla. ToF-SIMS tunnistaa kaikki alkuaineet vedystä uraaniin ja havaitsee pieniäkin epäpuhtauksia. Tulokset ovat kvalitatiivisia.