Analize industrijskih izdelkov in izdelava mikrostruktur z ionskimi ž arki

1. 10 µm 50 µm 50 µm Scan 2000 x 2000 mikrometrov Analize industrijskih izdelkov in izdelava mikrostruktur z ionskimi žarki Primož Pelicon, Jure Simčič, Miloš Budnar,Žiga Šmit, Iztok Čadež, Zdravko Rupnik, Sabina Markelj, Matjaž Žitnik, Matjaž Kavčič, Klemen Bučar, Zvone Grabnarin Franz Gasser Mikroanalitski center, Odsek za fiziko nizkih in srednjih energij, Institut Jožef Stefan, Jamova 39, Ljubljana Analiza tankih prevlek in elementne sestave materialov za uporabnike iz industrije Določanje elementnih koncentracijskih profilov v tankih tankih plasteh, vključno z vodikom Z ionskim mikrožarkom nedestruktivno analiziramo globinsko elementno sestavo prevlek oziroma tankih plasti. Uporabniku izmerimo debeline prevlek, njihovo elementno sestavo in morebitno lateralno nehomogenost z ločljivostjo enega mikrometra. • Uporabnik dostavi objekt in določi mesto analize. Ker je dimenzija žarka 1 mikrometer, je izbrano mesto analize veliko le nekaj kvadratnih mikrometrov, lahko pa tudi več kvadratnih centimetrov. Objekt in mesta analize posnamemo z optičnim mikroskopom. • Z elementno občutljivo spektroskopijo PIXE (ang. Proton Induced X-ray Emmission) dobimo natančno elementno sliko objekta. • S sočasno izvedeno spektroskopijo RBS (ang. Rutherford Backscattering Spectroscopy) določimo globinske koncentracijske profile v tankih plasteh in prevlekah (debeline in elementne sestave tankih plasti). • Večje objekte (0.1-2 metra) lahko analiziramo brez izpostavljanja objekta v vakuumu na postaji z zunanjim ionskim žarkom. Spektra RBS (TaN na siliciju) in ERDA (Si:H na siliciju). Spekter RBS razkrije popolno stehiometrijo tanke plasti in njeno debelino, spekter ERDA pa koncentracijski profil vodika v tanki plasti. Globinska ločljivost je 10 nm. Mikroobdelava z ionskim mikrožarkom Dvodimenzionalne strukture: Protonski mikrožarek z energijo 2 MeV v polimeru SU-8 debeline 50 µm Tridimenzionalne strukture: Zaporedno obsevanje polimera z žarki različnih energij Spektroskopija protonsko vzbujenih rentgenskih žarkov (ang. Proton-Induced X-ray Emission, PIXE) za kvantitativno določanje elementnih koncentracij v bioloških tkivih in za izdelavo elementnih map z ločljivostjo 1 mikrometra. Detekcijske meje za posamezne elemente so nekaj ppm. Metoda je razvita v sodelovanju z Biotehniško fakulteto UL in Ortopedsko kliniko. Zgornje slike: dvodimenzionalna debelinska porazdelitev (STIM) in izračunane absolutne elementne koncentracije v tkivu lišaja Mikroanalitski center Tel. +386 1 5885 450 Fax: +386 1 561 2335 http://www.rcp.ijs.si/~mic/