GB/T 41064-2021 表面化学分析 深度剖析 用单层和多层薄膜测定X射线光电子能谱、俄歇电子能谱和二次离子质谱中深度剖析溅射速率的方法

ICS71.040.40
CCS G04
中华人民共和国国家标准
GB/T41064—2021/ISO 17109:2015
表面化学分析 深度剖析
用单层和多层薄膜测定X射线光电子能谱、俄歇
电子能谱和二次离子质谱中深度剖析溅射速率的方法
Surface chemical analysis-Depth profiling-Method for sputter rate determination in X-ray photoelectron spectroscopy,Auger electron spectroscopy and secondary-ion mass spectrometry sputter depth profiling using single and multi-layer thin films
(IS017109:2015,IDT)
2021-12-31发布 2022-07-01实施
国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布

1范围
本文件规定了一种通过测定溅射速率校准材料溅射深度的方法，即在一定溅射条件下测定一种具有单层或多层膜参考物质的溅射速率，用作相同材料膜层的深度校准。当使用俄歇电子能谱(AE)、X射线光电子能谱(XPS)和二次离子质谱(SIMS)进行深度分析时，这种方法对于厚度在20nm~200nm之间的膜层具有5%~10%的准确度。溅射速率是由参考物质相关界面间的膜层厚度和溅射时间决定。使用已知的溅射速率并结合溅射时间，可以得到被测样品的膜层厚度。测得的离子溅射速率可用于预测各种其他材料的离子溅射速率，从而可以通过溅射产额和原子密度的表值估算出这些材料的深度尺度和溅射时间。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO14606表面化学分析溅射深度剖析用层状膜系为参考物质的优化方法(Surface chemical
analysis-Sputter depth profiling-Optimization using layered systems as reference materials)
注：GB/T20175一2006表面化学分析溅射深度剖析用层状膜系为参考物质的优化方法(ISO14606:2000,
IDT)

3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
上平台upper plateau
强度超过该层特征信号最大强度的95%并覆盖超过该层厚度一半的区域。
3.2
下平台lower plateau
强度低于该层特征信号最小强度与5%最大强度之和并覆盖超过该层厚度一半的区域。
4单层和多层薄膜参考物质的要求
4.1多层薄膜中每层膜厚度和单层薄膜厚度应远大于离子溅射总射程和该方法测得的深度信息值，以便进行深度剖析时每层都能出现一个上平台和下平台。投影射程可以使用从http://www.srim.org获得的SRIM代码简单算出。

注：在离子溅射过程中，样品的旋转可以减少表面粗糙度，尤其是对于多晶薄膜，从而使界面更加清晰，对溅射速率的估算也更准确。
4.2薄膜表面和界面应是平整并且互相平行，以避免深度剖析中的失真。通常使用原子力显微术测量表面粗糙度，使用透射电子显微术(TEM)测量厚度变化。表面粗糙度和每层厚度偏差应小于离子溅射总射程和该方法测得的深度信息值。
4.3多层薄膜中每层膜的厚度和单层薄膜的厚度应通过高分辨横截面透射电子显微术、掠人射X射线反射术、中能离子散射术或其他合适的方法来确定，以便估算测试的准确度。
4.4多层薄膜中A/B层对的数量应大于2，因为考虑到表层和底层的过渡效应，第一层A和最后一层B的结构不能用于分析。
4.5对于单层薄膜，为了尽量减少可能的污染或表面氧化问题，建议采用稳定的、干净的或易于清洁的
Au/Si、SiO2/Si、TazOs/Ta等材料。

投稿会员：芳华