Objavljeno: 26.07.2018. 09:51

Nova metoda za dubinsko profiliranje tankih filmova s dubinskom razlučivošću od svega 2 nm

Rad pod naslovom ''Surface analysis and depth profiling using time-of-flight elastic recoil detection analysis with argon sputtering'' realiziran je u sklopu Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore (CEMS) te poduprijet sredstvima Europskog fonda za regionalni razvoj (EFRR)

U znanstvenom radu objavljenom u časopisu Scientific Reports, izdavača Nature Publishing Group, eksperimentalni fizičari s Instituta Ruđer Bošković (IRB) dr. sc. Zdravko Siketić, dr. sc. Iva Bogdanović Radović, Ivan Sudić i akademik Milko Jakšić predstavili su novu metodu za kvantitativno dubinsko profiliranje materijala, koja se temelji na kombinaciji već dobro poznate tehnike TOF-ERDA i rasprašivanja pomoću iona argona energija nekoliko keV-a.

Nova metoda za dubinsko profiliranje tankih filmova s dubinskom razlučivošću od svega 2 nm

Znanost o materijalima jedna je od najbrže rastućih znanstvenih disciplina u svijetu, što dijelom proizlazi iz činjenice da je za komercijalnu primjenu rezultata u tom području istraživanja potrebno relativno kratko vrijeme. Inovacije u materijalima mogu biti korištene u svim tehnologijskim sektorima i granama industrije. Štoviše, veliki broj svih inovacija izravno ili neizravno ovise o svojstvima materijala koji se koriste i imaju ogroman potencijal u smanjivanju zagađenja okoliša, uštedi energije, očuvanju prirodnih resursa i općenito poboljšanju kvalitete života.

Nedavni razvoj novih i naprednih materijala zahtjeva i paralelni razvoj analitičkih metoda koje mogu pružiti uvid u strukturu i sastav na nivou od nekoliko desetaka nanometara, što je važno kako za njihovu proizvodnju, tako i za njihovo funkcioniranje.

Funkcionalnost poluvodičkih elementa, raznih senzora, bio-materijala, medija za pohranu podataka, tankih filmovi, raznih otpornih presvlaka, temelji se na ultra-tankim višeslojnim filmovima koji su najčešće tanji i od 30 nm.  Najčešće korištene tehnike za analizu površine i područja između slojeva tankih filmova su Secondary ion mass spectrometry (SIMS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) i Auger-electron spectroscopy (AES). Jedna od obećavajućih metoda za analizu tankih filmova je i Time-of-flight elastic recoil detection analysis (TOF-ERDA) koja se bazira na interakciji ionskih snopova i materijala.

Najčešće korišteni ioni u TOF-ERDA analizi su brom (Br), jod (I) i zlato (Au) (teški elementi), koji služe kao projektili za izbijanje elemenata iz analiziranog uzorka. Izbijenim atomima iz uzorka mjeri se energija i brzina, te se na temelju detektiranog broja, u TOF-ERDA spektrometru, određuje njihov koncentracijski profil u uzroku. Prednost ove metode je ta što je ona u potpunosti kvantitativna te se u samo jednom mjerenju mogu odrediti dubinski profili svih elemenata prisutnih u uzorku (uključujući i vodik).

TOF-ERDA spektrometrija ima odličnu površinsku razlučivost, od svega 2 nm na površini, no problem je što se ona brzo kvari s analiziranom dubinom uzorka. Da bi se taj problem riješio, predloženo je da se TOF-ERDA koristi samo za analizu sastava na površini, a u isto se vrijeme pomoću iona argona (Ar), skida (ljušti) dio po dio uzorka koji tako dolazi na površinu na kojoj se radi TOF-ERDA analiza. Na taj način je svaka točka u dubini uzorka analizirana s najboljom mogućom dubinskom razlučivošću od 2 nm.

Princip rada metode je dokazan na tankom filmu bakra, debljine svega ~15nm, koji je naparen na podlogu silicija. Dubinski profili svih elemenata u filmu izmjereni su s preciznošću od 2 nm kroz cijelu dubinu.

Primarni cilj Centra izvrsnosti za napredne materijale i senzore (CEMS), u sklopu kojeg je ovaj rad i realiziran, je sinteza naprednih materijala i struktura, posebno onih koji se mogu primijeniti i u drugim područjima temeljne i primijenjene znanosti, s ciljem stvaranja podloga za inovacije i transfer tehnologija, te jačanje kapaciteta centra u instrumentaciji i ljudskim potencijalima.

Centar ujedinjuje napore i stručnost istraživača Instituta Ruđer Bošković i Instituta za fiziku te promiče interdisciplinarna istraživanja u području naprednih materijala i senzora kroz četiri ključne istraživačke jedinice: fotoniku i kvantnu optiku, grafen i srodne dvodimenzionalne strukture, nove funkcionalne materijale te fiziku i tehnologiju ionskih snopova.

Ova stranica koristi kolačiće

Neki od tih kolačića nužni su za ispravno funkcioniranje stranice, dok se drugi koriste za praćenje korištenja stranice radi poboljšanja korisničkog iskustva.

Za više informacija pogledajte naše uvjete korištenja.

  • Kolačići koji su nužni za ispravno funkcioniranje stranice. Moguće ih je onemogućiti u postavkama preglednika.