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关于俄歇电子能谱仪研究晶界扩散的方法介绍

2021.10.26

  研究晶界扩散的方法有三种:溅射剖面法、沿晶断裂法和表面累积法。

  溅射剖面法是让溶质扩散到多晶试样中,然后用离子溅射剖蚀表面层,同时用AES测量,获得浓度 深度剖面图; 沿晶断裂法是把溶质蒸发到多晶试样的清洁表面,并进行热处理使其晶界扩散。然后在AES仪的超高真空中使试样沿晶断裂,利用细电子束斑获得溶质在晶界上的的浓度剖面; 表面累积法是根据监测积累在试样外表面上扩散物质的数量,测定扩散系数D=D0EXP(-ΔE/KT)。为确定系数D0和-ΔE(激活能),只要测定在一定温度范围内通过薄膜的扩散流,并将结果绘在LnD-1/T坐标上,测算出该直线的斜率和截距即可。以下是利用AES研究Cr通过Pt薄膜扩散的例子。

  扩散对制备过程是,在Si (111)基质上蒸发140nm厚的Cr,随后沉积200nmPt膜。测量过程是,将该扩散对在超高真空中进行700-850K温度范围的扩散退火,当试样保持恒温时,周期性地测量Pt膜的俄歇谱,并记录Cr信号达到529eV时的时间,测试结果绘于上左图。由此可以算出D0=1.02×10-2,-ΔE=1.69eV,从而完成了测试任务。

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