掃描電子顯微鏡(SEM)之樣品導(dǎo)電膜的制備技術(shù)分享(一)
日期:2022-09-26 10:15:01 瀏覽次數(shù):300
掃描電子顯微鏡(SEM)之樣品導(dǎo)電膜的制備技術(shù),下面小編就為大家介紹樣品導(dǎo)電膜的制備技術(shù)。
①理想膜層的特點(diǎn)
良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。
在3-4nm分辨率尺度內(nèi)不顯示其幾何形貌特點(diǎn),避免引入不必要的人為圖像。
不管樣品的表面形貌如何,覆蓋在所有部位的膜層需要薄厚均勻。
膜層對(duì)樣品明顯的化學(xué)成分產(chǎn)生干擾,也不顯著的改變從樣品中發(fā)射的X射線強(qiáng)度。
這層膜主要增加樣品表面的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能,導(dǎo)電金屬膜層的厚度普遍電位在1-10nm。
②導(dǎo)電膜制備技術(shù)
在樣品表面形成薄膜有多種方法,對(duì)于掃描電鏡和X射線顯微分析,只有熱蒸發(fā)和離子濺射鍍膜實(shí)用。
蒸發(fā)鍍膜:許多金屬和無(wú)機(jī)絕緣體在真空中被某種方法加熱,當(dāng)溫升足夠高蒸發(fā)氣壓達(dá)到1.3Pa以上時(shí),就會(huì)迅速蒸發(fā)為單原子。
③加熱方法
1)、電阻加熱法:電流加熱一個(gè)難熔材料,鎢絲,鉬絲,鉭絲或者某種金屬氧化物制成的容器。
2)、電弧法加熱:在兩個(gè)電級(jí)之間,拉出電弧,導(dǎo)體表面則迅速蒸發(fā),用于蒸發(fā)高熔點(diǎn)金屬。
3)、電子束加熱法:金屬蒸發(fā)材料如鎢 、鉭、鉬等,作為陽(yáng)級(jí),被2-3kev的電子束輻射,這個(gè)電子束流一般要mA級(jí)別。由于電子束加熱法,溫度高的地方為靶材表面,所以效率高,另外金屬材料蒸發(fā)沉積下的顆粒很細(xì)小。電子槍加熱也可以蒸發(fā)熔點(diǎn)相對(duì)較低的Cr和Pt。
④高真空蒸發(fā):機(jī)械泵+擴(kuò)散泵(渦輪分子泵)
⑤低真空蒸發(fā):為避免氧化,用氬氣保護(hù)。
1)、蒸碳
把碳棒或者碳繩鏈接在兩個(gè)電級(jí)上,為了避免碳在空氣中加熱燃燒,使其在高真空中通入交流電或者在低真空1Pa時(shí)用氬氣保護(hù)。碳棒或者碳繩這時(shí)候相當(dāng)于白熾燈的燈絲。"燈絲"的溫度隨著交流電壓的加大而升高。當(dāng)達(dá)到3000°c以上,開(kāi)始白熾發(fā)光的時(shí)候,大量的碳原子從"燈絲"表面向任意方向發(fā)射。把樣品放在燈絲附近,在樣品表面可以形成致密的碳膜。為了使得樣品不至于被高溫灼燒,可以調(diào)節(jié)工作距離。另外蒸碳的時(shí)間非常短,可以在瞬間完成。
2)、蒸發(fā)金屬:一般用鎢絲籃作為電阻加熱裝置,把小于1毫米以下的金屬絲纏繞在在其表面。就像在白熾燈燈絲上,或者電爐的加熱絲上加上需要蒸發(fā)的金屬;也有用加熱坩堝,蒸發(fā)金屬粉末。
優(yōu)點(diǎn):可提供碳和多種金屬的鍍層,鍍層精細(xì)均勻,適合非常粗糙的樣品,高分辨研究??梢試娞迹ㄌ及艋蛱祭K),有利于對(duì)樣品中非碳元素的能譜分析。非導(dǎo)電樣品觀察背散射電子圖像,進(jìn)行EBSD分析,也應(yīng)該噴碳處理。
缺點(diǎn):這種方法容易對(duì)樣品產(chǎn)生污染,蒸發(fā)溫度過(guò)高(例如碳的蒸發(fā)溫度為3500K),會(huì)損傷熱敏感材料。
真空蒸發(fā)鍍層厚度可以通過(guò)下面公式進(jìn)行估算:
T = 3/ 4 (M/ 4πR2ρ) cosθ× 10-7 (式中2和-7為指數(shù) )
其中: T ( nm) 為蒸鍍層的厚度;M( g) 為蒸發(fā)材料的總質(zhì)量; ρ( g/ cm3 ) 為蒸發(fā)材料的密度; R( cm) 為蒸發(fā)源到試樣的距離; θ( 度) 為樣品表面法線與蒸發(fā)方面的夾角。
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