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SIMS (二次イオン質量分析)

Analytical Resolution versus Detection Limit

SIMS (Dynamic SIMS)

特徴:高感度分析。深さ方向分析。全元素の分析が可能。

定量分析 検出感度 化学結合状態 破壊測定 空間分解能/ビーム径 深さ分解能
Yes 1012-1016at/cc No Yes 10µm 2〜30nm

SIMSの特長(Dynamic SIMS)

  • 高感度!:検出下限値:1E12~1E16 at/cm3
  • 検出濃度範囲が広い: マトリックス元素から極微量不純物まで
  • 標準試料を用いて、定量分析可能
  • 全元素の検出が可能:H 〜 U
  • 同位体の測定が可能。
  • 良い深さ方向分解能:2nm程度(ベストな場合)
  • 測定できる膜厚範囲が広い:"数nmから 数10μmまで。

SIMS 分析の原理

■ 一次イオン種

酸素 (O2+) 又は セシウム (Cs+) 一次イオンを使用。 フォーカスさせた(通常 2~20 μmビーム径 )の一次イオンビームを四角にラスター(スキャン)させて材料をスパッタリングする。 ラスター面積は、通常数100 μm~数10μm角。

■ 二次イオンの検出

ラスター領域から発生した二次イオンの内,中心領域のみを検出する。 その領域サイズは、φ30~150 um。(感度や試料状況で調整)二次イオン系(電場、磁場)で質量分離されたのち、検出器(ファラデーカップ又はエレクトロンマルチプライヤー)で検出。

図

元素の検出:O2+、Cs+ 一次イオン源と検出イオン種

SIMS 装置例:セクターSIMS vs Q-pole SIMS

図

試料ホルダーと試料サイズ

図

深さ方向分析

図

EAGのSIMSの特徴(装置)

26台のセクターSIMS,18台のQ-pole装置を保有、材料毎に区分された高感度SIMS装置

  • Si及関連材料(SiO2,SiN…)
  • III-V (GaAs, InP, GaN, ..)
  • SiC and II-VI (HgCdTe, ZnSe ..)
  • Metal film (Cu,Ti, W, Al,…)
  • SurfaceSIMS and Surface XP
  • ULE implant profiling
  • 太陽電池材料関連(PV-Si, CIGS…)
  • FPD材料関連(有機EL等…)

EAGのSIMSの特徴(標準試料)

豊富な標準試料の種類

Si, SiO2, SiN, SiC, ZnSe, diamond, Ge, GaN, GaAs, InP, HgCdTe, LiNbO3, ZnS, Cu,Cr, Pt, Ti, TiN, W,,TiW, TiSi, Ta, Ta2O5, TaN, Al, ZnO, ZrO, HfO, など

  • ニーズに応じて標準試料を作成します。
  • EAGでは標準試料の販売も行っています。
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