Quantes 双扫描XPS探针

型号：Quantes

品牌：PHI

分类：X射线光电子能谱XPS

简述：PHI Quantes 双扫描 XPS 探针是以 Quantera II 系统为基础，进行技术升级后得到的新版本。PHI Quantes 的主要特点，是拥有同焦 Al Ka 和 Cr Ka 的双扫描X射线源；相比常规的 Al Ka X射线源，能量高达 5.4 KeV 的 Cr Ka 作为硬X射线源，一方面可以探测到表面更深度的信息，另一方面还可得到更宽能量范围的能谱信息，使光电子能谱数据资讯达到更内部、更深层和更宽能量的结果。Quantes 是一套技术成熟的高性能 XPS 系统，在未来表面科学研究中将发挥重要的作用。

PHI

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优势

样品表面更深的深度信息
     ● Cr Kα 和 Al Kα 激发的光电子具有不同的非弹性平均自由程，因此可探测到不同的深度信息，一般的预期是 Cr Kα 数据中深度讯息会比 Al Kα 深三倍，使 Quantes 的分析能力得到重大的提升。



如上图可见Cr Kα的非弹性自由层的深度是Al Kα的三倍


如上图左，使用Al Kα测试一SiO2 10nm厚样式基本只看到表面的氧化硅；而在右图所示在使用Cr Kα分析同一样品可同时侦测出表面氧化硅和深度10nm后更深金属硅的讯号


探测高结合能的内层电子和更宽的XPS能谱

     ● 当内层电子的结合能高于 1.5 KeV 而小于 5.4 KeV 时，该层电子无法被 Al Kα X射线激发产生光电子，但却能被 Cr Kα X射线激发产生光电子。因此，使用 Cr Kα 能在激发更内层光电子的同时得到能量范围更宽的光电子能谱（如下图）。




特点

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PHI Quantes设备双单色光源的示意图


     ● 双单色化的X射线源，Cr Kα（4 KeV）和Al Kα（1.5 KeV）

     ● Cr Kα 分析深度是 Al Kα 的三倍



如上图，PHI Quantes双光源都可扫描聚焦的同时定位可保证为完全一致


     ● Cr Kα 与 Al Kα 双X射线源能实现同点分析

     ● 技术成熟的双束电荷中和技术

     ● Cr Kα 定量灵敏因子


可选配件

     ● 样品定位系统（SPS）

     ● 样品处理室（Preparation chamber）

     ● 冷/热变温样品台

     ● 团簇离子源 GCIB


应用实例分析

     ● 例一：金属氧化物 Fe-Cr 合金分析

光电子能谱图中，有时会出现X光激发产生的光电子与某些俄歇电子能量范围重合的情况。例如在探测 Fe-Cr 合金全谱时，PHI Quantes 可以一键切换 Cr Kα 与 Al Kα X射线源，那么光电子与俄歇电子就能在全谱中很好地区分开（如下图）




如下图，尽管在Fe2p和Cr2p的精细谱中，Al Kα得到的Fe2p与俄歇电子谱峰稍有重叠，但是根据不同的深度信息，我们依然可以发现Fe和Cr的氧化物只存在于样品的表面。详细研究Fe和Cr之间的氧化物含量可能导致氧化物厚度或深度的差异。




     ● 例二：褪色的铜电极分析

如下图中光学显微镜下，可以观察到铜电极产品上颜色发生了变化，以此定位分析点A/B和a/b。再使用 PHI Quantes 对样品这买个区域做分析




使用 PHI Quantes 分析此样品得到上图的结果，当中 Cr Kα 在（A,B）两个分析区域结果 Cu2+ 和 Cu+ 组成比例有明显的不同。但是在使用 Al Kα 分析（a,b）两区域时，Cu2+ 和 Cu+ 化学态和组成比基本没有明显的差别。

这个结果表明：在亮暗区域，Cu 主要以 Cu2O 形式存在。但是，用 Cr Kα 探测到暗处有更多的 CuO，说明 CuO 更多地存在于 Cu2O 的下面。


     ● 例三：多层薄膜分析

如下图，对一多层薄膜使用 PHI Quantes 分析，留意图中所标示在不同X射线源(Al Kα & Cr Kα)和不同样品测试倾角时，使用了蓝/绿/红示意出XPS分析深度的不同。





如以左上图蓝/绿/红图谱结果中可见，只有通过 PHI Quantes Cr Kα 分析才可直接透过XPS探测到 14nm 的 Y2O3 层下面的 Cr 层 Cr2p 信息。而右上图曲线拟合结果也可用来研究 Cr 的化学状态。通过研究Cr Kα 在 90° 和 30° 入射得到的谱图可知，Cr 氧化物是存在在 Y2O3 和 Cr 之间的界面。