Quantes XPS/HAXPES (Physical Electronics / PHI)

PHI Quantes - единственная в своем роде, полностью автоматизированная система сканирующей электронной спектроскопии на основе комбинации монохроматического источника рентгеновского излучения высокой энергии (HAXPES) (Cr Kα) с обычным монохроматическим источником мягкого рентгеновского излучения XPS (Al Kα). Такой комплекс источников рентгеновского излучения XPS и HAXPES обеспечивает сфокусированные рентгеновские пучки, позволяющие проводить сканирование поверхности образца в точке, по линии или в заданной области со 100% достоверностью. Сканирование рентгеновскими лучами осуществляется подобно работе SEM (СЭМ), что обеспечивает простую и комфортную работу с системой.

Ключевые возможности и функционал
Полностью автоматизированная, уникальная, высокопроизводительная лабораторная система, основанная на комбинации методов XPS / HAXPES может обрабатывать большие образцы, возможно размещение сразу нескольких образцов, автоматическое перемещение и обработку от образца к образцу, быстрое автоматическое переключение между режимами XPS и HAXPES.
Интуитивно понятная навигация по образцу и уверенная идентификация области анализа - уникальный сканирующий рентгеновский микрозонд позволяет осуществлять навигацию подобно работе СЭМ (SEM) с управлением мышью. Рентгеновская визуализация вторичных электронов (SXI) обеспечивает идеальную корреляцию между отображаемыми областями и спектроскопией.
Превосходный анализ микроплощадей: самая высокая чувствительность на малых площадях среди оборудования такого же класса; размер микрозонда <10 микрон по осям x и y для источника рентгеновского излучения из алюминия и <14 микрон для источника рентгеновского излучения из хрома; регистрация изображений для автоматического анализа микропространств.
Оптимизированное профилирование глубины. Несколько вариантов ионных пушек (одноатомный Ar, двойной Ar и кластерный GCIB) для органических и неорганических образцов. Полная функциональность 5-осевого столика, включая вращение / наклон и нагрев / охлаждение во время распыления. Многоточечное профилирование в пределах одного кратера распыления для анализа дефектов включения / выключения и ценных образцов. Регулируемый твердый угол сбора для улучшенного углового разрешения для анализа с разрешением по углу с помощью передового ПО  для высокопроизводительного анализа структуры пленки.
Набор специализированных решений для расширенного анализа поверхностей: нагрев и охлаждение на месте, электрохимические (подмагничивающие, поляризационные) эксперименты, адаптер перчаточного бокса.
Особенности и преимущества PHI Quantes
HAXPES лабораторного класса
Quantes PHI является лабораторной системой сканирующей электронной спектроскопии HAXPES, таким образом, в составе системы функционирует источник HAXPES лабораторного класса, а не синхротронный. Преимущества по сравнению с синхротронными HAXPES:

Эффективная нейтрализация заряда для диэлектрических и полупроводниковых образцов
Удобная количественная оценка обнаруженных элементов
Возможность проведения быстрого скрининга перед разработкой дорогостоящих экспериментов с использованием линейного синхротронного сканирования
Полная автоматизация при манипуляциях с образцом и сборе данных
Универсальный и надежный рентгеновский спектрометр, оснащенный источниками мягкого (Al) и жесткого (Cr) рентгеновского излучения
Полная автоматизация переключения между источниками Al и Cr (время переключения составляет около 1 минуты)
Высокопроизводительный спектрометр со всеми возможностями сбора данных для обоих (XPS и HAXPES) источников рентгеновского излучения
Крепление больших образцов с 2 дополнительными парковочными площадками
Глубина профилирования при использовании источника HAXPES (Cr) в 3 раза больше, чем при использовании источника XPS (Al). HAXPES обеспечивает больше возможностей для исследования толстых пленочных структур и глубоких границ раздела, а также минимизации эффектов поверхностного загрязнения и ионно-индуцированного химического повреждения во время глубинного профилирования.
Преимущества сочетания  XPS с HAXPES
Сбор спектров из одного и того же образца с использованием источников рентгеновского излучения как Al Kα, так и Cr Kα обеспечивает возможность сдвигать Оже-переходы и четко выделять перекрывающиеся фотоэлектронные линии.
HAXPES гораздо менее чувствителен к загрязнению поверхности, чем XPS, что снижает необходимость очистки образца от случайных загрязнений перед анализом.
Информация о химическом строении с поверхностных (XPS), так и с приповерхностных (HAXPES) глубин может быть получена без ионно-лучевого распыления.
XPS_HAXPES_1.PNG
В обзорном спектре, полученном из образца нержавеющей стали с рентгеновским излучением Al (синяя кривая), Оже-переходы Fe и O перекрываются фотоэлектронными линиями. Использование источника рентгеновского излучения Cr (красная кривая), позволяет сместить Оже-пики и четко идентифицировать фотоэлектронные линии. Примечание: пик C 1s в рассматриваемом спектре намного меньше, если он получен с использованием источника рентгеновского излучения Cr.
quantes_1.PNG
Полученные с использованием источников рентгеновского излучения Al (синий) и Cr (красный) спектры высокого разрешения Fe 2p и Cr 2p показывают окисление на поверхности и смесь оксидов и металлов на более глубоких слоях образца.
Устранение нарушений химических состояний на границах раздела
Использование источника жесткого рентгеновского излучения (Cr) позволяет получить точную количественную оценку при глубинном профилировании материалов, чувствительных к ионному пучку.
Большая глубина отбора проб с использованием источника Cr позволяет проводить исследования за пределами глубины возможных повреждений, вызванных ионным распылением материала.
Сочетание данных Al и Cr при глубинном профилировании дает информацию о степени повреждения образца.
quantes_2.PNG
Профилирование по глубине через слой Pt с использованием пучка моноатомных ионов 500 eV Ar+. Спектр оксида Ti, полученный с использованием источника Al, демонстрирует явные повреждения образца, в то время как спектр оксида Ti с использованием источника Cr не показывает никаких признаков повреждений.
Высокоэффективная спектроскопия больших и малых областей
Диаметр рентгеновского пучка настраивается от менее, чем 10 мкм для Al Kα и 14 мкм для Cr Kα до 200 мкм. Такое решение позволяет в сочетании с конструкцией анализатора с открытой линзой максимизировать эффективность анализа образца по глубине, при этом доза рентгеновского излучения при исследовании минимизируется.
Оба источника рентгеновского излучения ориентированы на одну и ту же точку фокусировки анализатора энергии электронов, что позволяет проводить анализ одной и той же площади с использованием XPS и HAXPES, обеспечивая, таким образом, получение информации о химическом составе образца на разной глубине образца.
Особенностью уникальной системы Quantes является возможность высокопроизводительного анализа больших площадей. Анализ большой площади достигается с использованием режима, аналогичного вращающемуся аноду, обеспечивающего высокую чувствительность и высокое энергетическое разрешение для областей анализа шириной до 1,4 мм.
quantes_3.PNG
Определение точки анализа на шарике припоя с помощью SXI-изображения и проведение анализа в точке с помощью рентгеновского пучка Cr или Al Ka диаметром 20 мкм. Данные HAXPES показывают более высокий процент металлического Sn, чем данные XPS, и отсутствие Si на шарике припоя. Это согласуется с образованием поверхностных оксидов на шарике припоя. Также при проведении микроанализа наблюдается эффективная нейтрализация заряда.
Неразрушающее профилирование тонких пленок
Угло-зависимые измерения для обоих источников рентгеновского излучения полностью автоматизированы для анализа профиля глубины тонких пленок без распыления.
В режиме угло-зависимых измерений HAXPES (AD-HAXPES) обеспечиваются угло-зависимые исследования более толстых слоев, сводя к минимуму влияние углеродных загрязнений поверхности образца, чем в случае использования XPS (Al Ka).
quantes_4.PNG
Угло-зависимое профилирование по глубине образцов Al2O3/SiO2/Si толщиной 5 нм и 15 нм, проводимое с помощью источников мягкого (Al Kα) и жесткого (Cr Kα) рентгеновского излучения. Из-за малой глубины анализа профили, измеренные с помощью Al Kα, похожи друг на друга. Профили, измеренные с использованием Cr Kα, заметно отличаются друг от друга, поскольку увеличенная глубина анализа Cr Kα позволяет анализировать всю структуру слоя.
Анализ тонких пленок

Система двух (Al Kα и Cr Kα) фокусируемых источников рентгеновского излучения, автоматизированная система двулучевой нейтрализации заряда, компуцентрическое вращение Залара, многоточечное профилирование по глубине в пределах одного кратера и передовые алгоритмы обработки данных обеспечивают высокую производительность глубинного XPS-профилирования.
Низкоэнергетическая ионная пушка моноатомных ионов Ar эффективна для глубинного профилирования ультратонких пленок и сложных многослойных материалов.
Опция газового ионного кластерного пучка (GCIB) эффективна как для профилирования по глубине органических материалов, так и для высококачественной очистки поверхностных загрязнений образца. Использование жесткого рентгеноскопического излучения (Cr X-ray) при глубинном профилировании обеспечивает неповреждающий анализ глубинных слоев образца, а также границ раздела материалов многослойных структур.
quantes_5.PNG
Профиль распределения по глубине многослойного покрытия на стеклянной подложке, полученный путем ионно-лучевого травления ионами Ar+ (500 эВ). Энергия моноатомов Ar варьируется от 350 эВ до 5 кВ. quantes_6.PNG
Многослойный элемент солнечной панели, содержащий на стеклянной подложке слои органических и неорганических материалов. Переключение между режимами работы GCIB и режима ионно-лучевого травления ионами Ar+ (1 кэВ) позволяет осуществить быстрое профилирование смешанного образца, толщиной более 300 нм, сохраняя при этом химическую чистоту органического слоя.