具体测试对象:
二维过渡金属硫族化合物(TMDCs)
石墨烯薄膜、六方氮化硼(h-BN)
晶圆级二维范德华异质结等
1 项目介绍
原理:在超高真空中,利用高能初级离子束连续轰击样品表面,引发级联碰撞并导致表面原子或分子团簇发生物理溅射与电离;随后,通过高分辨质量分析器对逸出的“二次离子”按质荷比(m/z)进行空间色散与飞行时间探测,从而精准获取材料内部的元素与同位素分布。
作用:测试极低浓度杂质的三维空间分布图谱、二次离子强度随溅射深度的变化曲线、同位素丰度比。能够精准界定二维人工异质结各原子层的物理边界与层间扩散程度;探明二维材料在化学气相沉积生长或机械转移过程中引入的痕量金属沾污与有机残留物的三维富集位置。
2 样品要求
极薄的二维材料在数秒内即可被离子束击穿,其后采集的信号将被庞大的基底元素背景所主导。样品的基底同位素质量不得与待测二维材料的微量掺杂元素发生物理重叠。例如,若需探测二维材料中极微量的硅掺杂或界面硅酸盐沾污,严禁使用SiO2/Si 作为承载基底,必须将二维材料转移至高纯金膜或无氧铜箔上以消除物理背景干扰。
3 常见问题
3.1 原子互混合展宽物理界面。
同一元素的二次离子电离概率极度依赖于其所处的局域化学环境。例如,由于界面氧含量的突变,同一元素在二维材料相和在底层氧化物基底相中的离子产率可能相差数个数量级。在跨越二维异质结界面时,这种产率的非物理突变会导致深度分布曲线出现虚假的浓度尖峰,使得在缺乏严格同位素注入标准样的情况下,绝对定量完全失效。

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