Page 46 - 理化检验-物理分册2024年第七期
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冯殿福,等:使用飞行时间二次离子质谱法判定痕量氧元素的测试方法























                                                                      图 8  不同 Bi 离子源光阑下 Au 膜的深度剖析曲线
                   图 5  不同 Bi 离子源光阑下 YF 3 薄膜的深度剖析曲线
                                                                二次离子产额增加 1.4 倍,氧元素的离子产额并未
                                                                增加,说明 Au 膜中没有氧元素,检测到的氧元素
                                                                来自试验环境中残余的氧分子和水分子。

                                                                3  结论

                                                                     采用改变分析离子源光阑大小的方法改变离
                                                                子束流,进而改变作用在试样表面的单位面积离
                                                                子剂量,对 CaF 2 晶体、YF 3 薄膜、Au 膜进行 ToF-

                                                                SIMS 测试。当离子束流增大时,CaF 2 晶体与 YF 3
                                                                薄膜的氟离子、氧离子产额均增加,表明 CaF 2 晶
                                                                体与 YF 3 薄膜中存在氧元素,测试结果与 CaF 2 的
                          图 6 YF 3 薄膜红外透过率光谱
                                                                紫外光谱测试结果和 YF 3 薄膜的红外光谱测试结
                                                                果相吻合。当离子束流增大时,金离子产额增加,
                                                                而氧离子产额无明显变化,说明检测到的氧元素
                                                                来自试验环境中的残余气体,Au 膜中不存在氧元
                                                                素。采用改变分析离子源光阑大小的方法改变分
                                                                析离子束流,对比不同离子束流下痕量氧离子的
                                                                产额变化,可以准确地判定试样中痕量氧元素是
                                                                否存在。

                                                                参考文献:

                                                                  [1]  曹永明,王铮,方培源.离子质谱及其应用[J].理化检
                                                                     验(物理分册),2002,38(6):271-275.
                                                                  [2]  SAMESHIMA  J,NUMAO  S.Behavior  and  process
                                                                     of  background  signal  formation  of  hydrogen,carbon,
                                                                     nitrogen,and  oxygen  in  silicon  wafers  during  depth
                                                                     profiling  using  dual-beam  TOF-SIMS[J].Surface  and
                                                                     Interface Analysis,2022,54(2):165-173.
                                                                  [3]  苏良碧,徐军.氟化钙晶体材料及其应用[M].北京:
                          图 7 Au 膜的 ToF-SIMS 质谱图                     科学出版社,2006.
              的深度剖析曲线如图 8 所示。由图 8 可知:在Bi离                         [4]  徐悟生,彭明林,杨春晖.8英寸氟化钙单晶生长[J].
              子源光阑大小由 100 µm变为 200 µm后,金元素的                          人工晶体学报,2021,50(3):407-409.
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