Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Karakterisering van Surface Wijzigingen door Wit Licht Interferometrie: Toepassingen in Ion sputteren, Laser Ablatie en Tribologie Experimenten

15.4K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/50260

⸱

27 februari 2013

 ,  ,  ,  ,  , 
1Materials Science Division, Argonne National Laboratory, 2Energy Systems Division, Argonne National Laboratory, 3MassThink LLC

In dit artikel

Samenvatting

Wit licht microscoop interferometrie is een optische, contactloze en snelle methode voor het meten van de topografie van oppervlakken. Wordt getoond hoe de werkwijze kan worden toegepast in de richting mechanische slijtage analyse, waarbij slijtage littekens tribologische monsters worden geanalyseerd en in materiaalkunde om ionen sputteren of laserablatie volumes en diepte bepalen.

Samenvatting

In materiaalkunde is het vaak noodzakelijk om kwantitatieve metingen van oppervlakte topografie te verkrijgen met micrometer laterale resolutie. Van het gemeten oppervlak, 3D topografische vervolgens geanalyseerd met behulp van verschillende softwarepakketten de informatie die nodig extraheren.

In dit artikel zullen we hoe wit licht interferometrie en optische profilometrie (OP) in het algemeen, in combinatie met generieke oppervlakte-analyse software te beschrijven, kan worden gebruikt voor Materials Science and Engineering taken. In dit artikel wordt een aantal toepassingen van wit licht interferometrie voor onderzoek oppervlakmodificaties in massaspectrometrie, en slijtage verschijnselen in tribologie en smering aangetoond. We kenmerken de producten van de interactie van halfgeleiders en metalen met energetische ionen (sputteren), en laserbestraling (ablatie), en ex situ metingen van slijtage van tribologische proefstukken. Concreet bespreken we:

  1. Aspecten van traditionele sputteren ion gebaseerde massaspectrometrie zoals sputteren rates / rendementen metingen Si en Cu en de daaropvolgende tijd tot diepteconversie.
  2. Resultaten van de kwantitatieve karakterisatie van de interactie van femtosecondelaser bestraling met een halfgeleideroppervlak. Deze resultaten zijn belangrijk voor toepassingen zoals ablatie massaspectrometrie, waarbij de hoeveelheid verdampte materiaal kan worden onderzocht en geregeld via pulsduur en energie per puls. Dus, door het bepalen van de krater geometrie kan men definiëren diepte en laterale resolutie versus experimentele opstelling omstandigheden.
  3. Metingen van oppervlakteruwheid parameters in twee dimensies en kwantitatieve metingen van het oppervlak slijtage die optreden als gevolg van wrijving en slijtage tests.

Aantal inherente nadelen, mogelijke artefacten, en onzekerheidsanalyse van het witte lichtinterferometrie aanpak zal worden besproken en toegelicht.

Inleiding

Het oppervlak van vaste materialen bepaalt grotendeels eigenschappen van belang voor de materialen: elektronisch structureel en chemisch. In vele gebieden van onderzoek, de toevoeging van materiaal (bijvoorbeeld dunne film depositie van gepulseerde laser / magnetron sputtermethode, fysische / chemische dampafzetting), verwijderen van materiaal (reactive ion etching, ion sputteren, laserablatie, etc.), of andere processen moeten worden gekarakteriseerd. Bovendien, modificatie van het oppervlak door middel van interactie met energetische lichtpulsen of geladen deeltjes heeft tal van toepassingen en is van fundamenteel belang. Tribologie, de studie van wrijving en slijtage, is een ander gebied van belang. Op een benchtop schaal, een veelheid van tribologische testen geometrieën bestaan. Niet conform contact geometrieën kunnen worden gebruikt, en een bal of cilinder kan worden geschoven of gedraaid op een vlak oppervlak, een andere bal of cilinder, voor een tijdsduur en de hoeveelheid materiaal die is verwijderd meverzekerd. Omdat de slijtplek is driedimensionaal en onregelmatige aard kunnen optische profilometrie de enige die geschikt is voor het bekomen slijtage volumemetingen. Gemeenschappelijke analyse taken omvatten ook oppervlakteruwheid parameters, tredehoogte, materiaalverlies volume, sleufdiepte, enz., die allemaal kunnen bovendien worden verkregen eenvoudige 2D en 3D topografie visualisatie.

Optische profilometrie verwijst naar een optische methode die wordt gebruikt om het profiel van oppervlakken reconstrueren. Profilometrische methoden omvatten wit licht interferometrie, laser, of confocale methoden. Sommige optische profielmeters informatie kunnen krijgen via benaderingen op basis van conventionele diffractie-beperkte microscoop doelstellingen. Bijvoorbeeld kan een aftastende laser worden geïntegreerd met een microscoop topografische en ware kleurinformatie van oppervlakken te verkrijgen. Een tweede methode maakt gebruik van een techniek die zeer kleine scherptediepte van conventionele doelstellingen te monteren exploiteert een ernes van in-focus "afbeeldingschijven" van het oppervlak naar een 3D topografische kaart te verkrijgen.

In dit werk hebben we laten zien hoe een wit licht microscoop interferometrische / profilometer het meten van de hoeveelheid materiaal verloren tijdens mechanische slijtage processen is, of tijdens etsprocessen materiaal zoals ion sputteren kraters of laserablatie. De meeste aandacht besteed aan methoden van deze methode zijn grote geïnstalleerde capaciteit maakt het op grote schaal beschikbaar en aantrekkelijk voor talrijke toepassingen illustreren. Meeste soorten WLI gebruik van de Mirau techniek die een spiegel gebruikt interne het microscoopobjectief om interferentie tussen een referentie lichtsignaal en het gereflecteerde licht van het monsteroppervlak. De keuze van Mirau interferometrie wordt bepaald door eenvoudige gemak, omdat de gehele Mirau interferometer te passen in de microscoop objectieflens en gekoppeld met een gewone optische microscoop (Figuur 1). Een reeks tweedimensionale interferograms worden verworven met een videocamera, en software assembleert een 3D topografische kaart. De witte lichtbron levert breed spectrum verlichting waardoor het overwinnen van de "rand order" ambiguïteit een monochromatische bron. Een monochromatische lichtbron kan worden gebruikt om meer accurate meting van topografische kenmerken ondiepe verkrijgen. De laterale resolutie is fundamenteel beperkt tot λ / 2 (numerieke apertuur, NA = 1), maar in de meeste gevallen groter is, wordt bepaald door de NA van het objectief, die op zijn beurt verbonden met vergroting / beeldveld weergavegrootte. Tabel 1 in Ref. 1 een rechtstreekse vergelijking van alle genoemde parameters. Diepteresolutie benaderingen ≈ 1 nm, een functie van het interferometrische karakter van de techniek. Meer informatie over Mirau WLI is te vinden in ref. 2, 3. Een introductie op wit licht interferometrische benadering is te vinden in Ref. 4.

Andere methoden voor analyse van oppervlakken atomaire v ane microscopie (AFM), scanning elektronen microscopie (SEM) en stylus profilometrie. De WLI techniek positief van deze methoden en heeft zijn eigen voordelen en nadelen die door de optische aard van de werkwijze.

De AFM kan verkrijgen 3D beelden en dus bijbehorende dwarsdoorsneden, maar AFM een beperkte scanning vermogen in de laterale (<100 um) en diepte (<10 pm) assen. In tegenstelling tot die het belangrijkste voordeel van WLI is de flexibele gezichtsveld (FOV) van tot enkele millimeters gelijktijdige real 3D beeldvorming vermogen. Bovendien, zoals we zullen aantonen heeft brede verticale meetbereik capaciteit, zodat men verschillende problemen oppervlakte modificatie eenvoudig oplossen. Onderzoekers die hebben gewerkt met AFM zijn zich bewust van het probleem met het vliegtuig positionering van een monster bij het meten van langdurige eigenschappen van lage verticale gradiënten. In het algemeen kan worden gedacht aan WLI / OP als "express" techniek op AFM. Natuurlijk, er zijneen aantal gebieden die op AFM geschikt: wanneer laterale kenmerken worden opgelost hebben karakteristieke afmetingen kleiner dan de laterale resolutie van WLI, of situaties waar gegevens WLI dubbelzinnig door onbekende of complexe optische eigenschappen van een monster op een wijze die kan de nauwkeurigheid van metingen (zie verder), etc.

De SEM is een krachtige kijk op oppervlakken, die zeer flexibel wat de FOV grootte met grote scherptediepte, groter dan een conventionele optische microscoop kan bieden. Tegelijkertijd, 3D beeldvorming door SEM is omslachtig, vooral omdat het vereist nemen van stereo-paar beelden die vervolgens worden 3D-beelden omgezet door de anaglyphic methode of door het waarnemen met optische kijkers of gebruikt voor directe berekening van verschillende diepten bezienswaardigheden van een steekproef. 5 daarentegen WLI / OP profilometrie biedt 3D-reconstructie eenvoudig te gebruiken met tegelijkertijd flexibel FOV. WLI scant de volledigehoogteverstelling benodigd zijn monster (van nanometers tot honderden microns). WLI wordt niet beïnvloed door de elektrische geleidbaarheid van het monstermateriaal, waardoor een probleem met SEM zijn. WLI duidelijk niet nodig een vacuüm. Anderzijds zijn er een aantal toepassingen waarvoor SEM biedt superieure informatie: laterale kenmerken worden opgelost karakteristieke afmetingen van de laterale resolutie van WLI of wanneer verschillende delen van een sample topografisch worden onderscheiden wanneer secundaire elektronen emissie coëfficiënt verschillen.

Nog een techniek voor het oppervlakte-inspectie, die op grote schaal wordt gebruikt in secundaire ionen massaspectrometrie 6 en op het gebied van micro-elektromechanische systemen karakterisering 7 is stylus profilometrie. Deze techniek is populair vanwege de eenvoud en robuustheid. Het is gebaseerd op direct mechanisch contact scannen van een naald over het oppervlak. Dit is een grove contact instrumentDie kan scannen langs een lijn per keer. Het maakt 3D-oppervlak raster-scan imaging zeer tijdrovend. Een ander nadeel van de naald techniek is de moeilijkheid van het meten van oppervlakte-eigenschappen van hoge aspectverhouding en grootte vergelijkbaar met de karakteristieke spuitopeningen (submicron tot verscheidene microns typisch) een topradius en een tip tophoek impliceert. Een voordeel van stylus profilometrie is de ongevoeligheid voor verschillende optische eigenschappen van een monster dat de nauwkeurigheid van WLI / OP metingen (zie verder) kunnen beïnvloeden.

Het oppervlak kaarten in dit artikel werden verkregen met een conventionele Mirau-type WLI (figuur 1). Veel bedrijven, zoals Zygo, KLA-Tencor, nanowetenschap, Zemetrics, Nanovea, FRT, Keyence, Bruker, en Taylor Hobson produceren commerciële table-top OP instrumenten. De verkregen kaarten gereconstrueerd en bewerkt met commerciële software van het type dat gewoonlijk wordt gebruikt voor WLI, scanning electron, or probe microscopie. De software heeft de mogelijkheid om wiskundige manipulaties van het oppervlak uit te voeren, doorsnede profielanalyse, leegte en materiaal volume berekeningen, en het vliegtuig correctie. Andere software pakketten kunnen automatiseren van enkele van deze functies.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Hardware Alignment voor General WLI Scan

Kwantitatieve informatie via WLI te verkrijgen, kunnen de volgende stappen dienen als leidraad. Aangenomen wordt dat de operator basiskennis interferometer operatie. De richtlijnen zijn gemeenschappelijke, ongeacht het specifieke instrument. Voor sommige onderzoeken, zal het monster vlak zijn. Voor anderen kan het monster worden gebogen.

  1. Het monster op het podium met de functie (ion sputterde krater, ionen / geablateerd spot, of draag litteken) naar recht omhoog. Gebruik een lage vergroting doel en de focus van het instrument op. Voor de beste resolutie te verkrijgen een beeld waarin het voorwerp van belang grotendeels vult het scherm, zie figuur 2 voor een voorbeeld van een bal.
  2. Pas de verticale positie van het monster, zodat interferentie franjes verschijnen de buurt van de functie van belang. Voor een vlakke ondergrond is het wenselijk dat het specimen wordt gekanteld, zodat het vlak is perpendicular op de optische as, dus de rand tussenruimte zal groot zijn. Voor een gebogen oppervlak (bijvoorbeeld een bal), moet het monster worden georiënteerd dat franjes centraal rond de functie, zoals in figuur 3.
  3. Aanschaffen scan volgens de instructies instructies. Het kan nodig zijn om de verlichting of scan hoogte aanpassen om de beste topografische kaart te verkrijgen. Vul alle slechte of ontbrekende gegevens met behulp van het interpoleren functie, en sla vervolgens de topografische kaart.

2. Volume analyse met behulp van Generieke Software

In tribologie, testapparatuur vaak gebruik niet conform contact testen geometrieën zoals een bal of een cilinder die is verschoven of gedraaid tegen een vlak of andere cilinder. Typisch wordt materiaal verloren op het moment van sleepcontact, hoewel soms materiaal van het ene oppervlak naar een ander, en deze "transfer laag" wordt gemeten als een overschot aan materiaal ope van het contact specimens. Omdat de slijtplek is driedimensionaal en onregelmatige aard kunnen optische profilometrie de enige die geschikt is voor het verkrijgen van nauwkeurige metingen slijtagevolume - benaderingen niet geldig. Het doel is het meten van de zeer kleine hoeveelheden materiaal die (of verkregen) verloren in de contactbehandelingsvloeistof regio aan het einde van een test.

Het basisprincipe van de meting is een mathematisch vlak definiëren op het niveau van het ongestoorde oppervlak: oppervlakteanalyse software veronderstelt dat er een "vast oppervlak" (nul), welke boven dit niveau "leeg". De analyse functie die de geïntegreerde verwijderde volume meet onder het vlak van de "vaste oppervlak" worden aangeduid als "void volume". De functie die de geïntegreerde volume boven het vlak van de "solid surface" (bijvoorbeeld een ophoping van vuil) meet zal worden genoemd de "materiële volume."

Real ongestoord oppervlakken are zelden perfect glad en vlak is. Voor de hoogste nauwkeurigheid in het meten van kleine elementen is het een goede gewoonte om te definiëren van een gebied van belang (AOI); het gebied buiten die is uitgesloten van de analyse. De AOI wordt gebruikt om het meetgebied beperken omdat onregelmatigheden in het oppervlak extra bijdragen volume de berekeningen die niet echt het verstoorde gebied.

3. Flat Surface - mechanische slijtage Analyse

  1. Volume analyse van een vlak oppervlak met een geul litteken of depressie, of opgewekt door mechanische slijtage, ionenbundel sputteren of laser ablatie, is gemakkelijk uit te voeren. Verkrijgen van een beeld, zoals figuur 4 linker waarop een mechanische litteken op een gepolijste stalen oppervlak vertoont. Selecteer een AOI dat de depressie uitsluit en vervolgens wat kantelen en / of kromming verwijdering functie is beschikbaar voor de ongestoorde oppervlak maximale vlakheid niveau. Maak dan gebruik van de software om de gemiddelde oppervlaktetemperatuur hoogte ingesteld op Z =0. Figuur 4 is rechts een pseudokleur uitzicht op een litteken op een vlak oppervlak nadat u deze stappen. In deze visie de uitgesloten "lege volume" getint is rood. In deze kleurstelling, de donkerbruine betekent laag gebieden, terwijl oranje betekent een hoog gebieden.
  2. Verwijder de AOI. Als de software beschikt over een automatische volume meetfunctie, plaatst u een regio voor meting boven het litteken. In deze software zal de meetfunctie tally de "leegte en materiaal volume" weergegeven door de blauwe tint in figuur 5. Totale slijtage is "relevant volume" boven het vlak afgetrokken van "lege volume." Dit is de volumeverandering van het verstoorde oppervlak. (Voor software die niet over een dergelijke functie, maar heeft een histogram hebben, of om duidelijk te visualiseren welke gebieden komen naar voren boven het oppervlak of onder het oppervlak, sla stap 3.2 en ga naar stap 3.3.)

De volgende drie stappen beschrijven een alternatieve methode voor het meten slijtage volume.

  1. Omkeren van de AOIvan stap 3.1 in staat te stellen het litteken gebied te analyseren (het litteken is nu inbegrepen).
  2. Genereer een histogram van de gegevens. Het histogram is een grafiek van verticale hoogte op de abscis versus de frequentie op de ordinaat. Plaats een cursor op het Z = 0 positie (Figuur 6 links). Dit kan niet op het hoogtepunt van het histogram. In deze figuur de cursors zijn opgezet om selectief te analyseren alleen de ontbrekende materiaal onder het vlak. De software de totale volume tussen de twee cursors. De rode getint gebied laat zien wat wordt weggelaten. De oranje kleurloze gebieden in figuur 6 rechts zijn onder het oppervlak. Het histogram functie moet leiden tot een "leegte volume" nummer met de cursors positie zoals aangegeven op het materiaal verloren van het oppervlak te meten.
  3. Met dezelfde histogram Plaats de andere cursor ditmaal op Z = 0 hoogtestand (figuur 7 links) en de andere aan de andere kant. De oranje kleurloze gebieden Figuur 7 rechts boven het oppervlak. Het histogram functie moet een "materiële volume"-nummer te genereren, dwz overtollig materiaal verheven boven het platte vlak. Totale slijtage is "relevant volume" afgetrokken "void volume", hetzelfde als in stap 3.2. Het histogram methode moet geven dezelfde slijtage volume als in stap 3.2, maar het biedt extra informatie over de verdeling van omhoog en omlaag materiaal, en toont een kaart van de verdeling van dit gebied.

In het bovenstaande voorbeeld is er geen netto zelfstandigheden verloren is gegaan van de slijtage litteken, plaats daarvan is er materieel gewin. Dat is ongebruikelijk, maar soms doet zich voor wanneer materiaal overbrengt van de ene toets tegenvlak naar de andere.

Dezelfde "vlakke characterization" benaderingen zijn gunstig voor het verkrijgen volumes verwijderd experimenten met ion sputteren en laser ablatie, beschouwd volgende voorbeelden.

4. Flat Surface - Kraters en Ion Beam Probestanden Metingen om Sputtering Yield Schatting, en time-to-diepte-kalibratie uit te voeren

Als alternatief voor de bekende en veel gebruikte werkwijze voor het schatten van sputteren opbrengsten met behulp van massa-verlies methode, gebaseerd op directe wegen of kwarts microkristal evenwicht, 8, 9 we dat de WLI methode nuttig voor directe visualisatie van de gesputterde ionenbundel spots / kraters verkregen door statische sputteren / raster scannen van een ionenbundel. Figuur 8 vergelijkt longitudinale doorsneden van een plek (groene vaste stof en blauw gestippelde lijnen) van een normaal incident statische 5 keV en 150 eV Ar + ionenbundels tegen hun kraters (olijf geopend cirkels en cyaan open ruiten) verkregen door 100 × 100 pixels digitaal raster scanning van dezelfde ionenbundel over het oppervlak van een Cu (110) eenkristal. De curve die overeenkomt met de statische bundel overlapt een rand van de krater te tonen hoe raster scan van de ionenbundel de krater genereert tijdens sputteren depth profilering.

5. Flat Surface - Karakterisering van ultrasnelle laser ablatie

Ultrasnelle laser ablatie wordt erkend als een methode voor het verwijderen van materiaal van een solide, terwijl het minimaliseren van de warmte-beïnvloede zone. 10 Dit proces zorgt voor een hoge mate micromachining met een hoge aspect ratio's en minimale schade (scheuren, oxidatie) om het resterende materiaal, en opent de mogelijkheid van efficiënte verwijdering van transparante materialen. 11 Recentelijk is de belangstelling ontwikkeld met ultrasnelle ablatie als een analytisch instrument. 12-15 De hoge lineariteit van het ablatieproces ook een middel om het geablateerde vlekgrootte ver onder het bestraalde spotgrootte biedt ( zoals gewoonlijk gedefinieerd door 1 / e 2) en zelfs onder de diffractielimiet, zoals blijkt 16. Depth resolutie, terwijl niet concurreren met de beste ionenbundel methoden kan <20 nm. Verwijdering prijs kan eenvoudig worden verhoogdlineair door de laser fluence, zodat zeer snel profilering door micron materiaal mogelijk. In het ideale geval het karakteriseren van het verwijderen van materiaal door ultrasnelle ablatie vereist een techniek die is snel en kwantitatieve en goed gekalibreerd, alle kenmerken vervuld door WLI.

Figuur 9 pseudocolor beelden van twee naburige kraters gevormd door herhaalde ablatie van GaAs met een ultrasnelle (60 fs, 800 nm) laserbundel gefocusseerd puntgrootte van ≈ 8 urn en met invloeden overeenkomend met 0,4 en 1,0 J / cm 2.

6. Gebogen oppervlakken - mechanische slijtage Analyse

Volume analyse van een gebogen vaste oppervlak (bal of cilinder) is vergelijkbaar met dat van een platte, maar vereist kromming verwijderd. De volgende protocol toont een analyse van een cirkelvormige slijtplek op een stalen bal. Voor het volume verloren een bal moet wiskundige bewerking doen om een ​​bal te transformeren met eenvlak gebied in een plat vlak met een kuiltje en meet het volume van de insnijding zoals bij punt 3 op een vlakke ondergrond. Een slijtplek op een bal wordt gemeten, eerst met de automatische techniek eenvoudiger dan met de histogram-techniek.

  1. Figuur 10 links toont een isometrisch aanzicht van een slijtplek op een bal. Selecteer een AOI dat is exclusief de slijtage litteken, en selecteer de software curve fitting tool die het oppervlak zal veranderen zodat het een versleten depressie in het midden van een ongestoorde vlak gebied. Omdat kromming verwijdering kan een iteratieve techniek kan het nodig om de pasvorm meerdere keren zodat de ongestoorde gebied plat vlak nauwkeurigheid nm uitgevoerd. Eventuele zichtbare non-uniformiteit buiten de slijtage litteken wijst op een probleem en de berekening niet correct zijn. Stel de gemiddelde hoogte buiten het litteken tot Z = 0. Figuur 10 rechts toont een pseudokleur uitzicht van het litteken na kromming verwijdering en instelling Z = 0 met een AOI goedmaskeren versleten gebied.
  2. Gebruik het meetinstrument, indien aanwezig, de slijtage, zoals getoond in figuur 11 te analyseren. Totale slijtage volume is "relevant volume" afgetrokken van de "lege volume."

De volgende stappen beschrijven een alternatieve methode voor het meten slijtage volume.

  1. Op dezelfde wijze als stap 3.3, keren de AOI zodat de slijtplek is opgenomen. Genereer een histogram van de gegevens. Plaats een cursor op het Z = 0 positie (Figuur 12 links). De oranje kleurloze gebieden in figuur 12 rechts onder het oppervlak. Het histogram functie moet leiden tot een "leeg volume" nummer.
  2. Met dezelfde histogram Plaats de andere cursor ditmaal op Z = 0 hoogtestand (figuur 13 links) en de andere aan de andere kant. De oranje kleurloze gebieden in figuur 13 rechts boven het oppervlak. Het histogram functie moet leiden tot een "materiële volume"-nummer. Totaalslijtagevolume is "relevant volume" boven het vlak afgetrokken "void volume", hetzelfde als in stap 3.2. Het histogram methode moet berekenen op dezelfde slijtage volume als in stap 6.2, maar het biedt extra informatie over de verdeling van omhoog en omlaag materiaal, en toont een kaart van de verdeling van dit gebied.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

figure-results-1
Figuur 1 Foto van een eenvoudige profilometer gebruikt in deze studie:. Een meervoudige doelstelling revolver zichtbaar in het beeld. Twee doelstellingen zijn standaard (10x en 50x), en twee zijn Mirau doelstellingen (10x en 50x). Deze microscoop heeft een tussenliggende vergroting functie die stapsgewijze vergroting multipliers van 0,62, 1,00, 1,25, of 2,00 worden geselec...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Voorbeeld 1

WLI wordt niet wijd oppervlaktekarakterisering in tribologische werk, maar het is in feite een krachtige methode voor de kwantitatieve meting van slijtage volumes voor veel geometrieën contact. WLI maakt een volledige 3D-weergave van het oppervlak dat kan worden geanalyseerd met behulp van elk van verscheidene visualisatie softwarepakketten. Deze pakketten kunnen verschillende metingen te verrichten. Voor een grotere laterale resolutie, kunnen de beelden worden "genaaid" s...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Geen belangenconflicten verklaard.

Dankbetuigingen

De bestraalde GaAs monster werd geleverd door Yang Cui van de Universiteit van Illinois in Chicago. Dit werk werd ondersteund onder Contract No DE-AC02-06CH11357 tussen UChicago Argonne, LLC en het Amerikaanse ministerie van Energie en door de NASA door middel van subsidies NNH08AH761 en NNH08ZDA001N, en het Bureau van Vehicle Technologies van het Amerikaanse ministerie van Energie onder contract DE-AC02 -06CH11357. De elektronenmicroscopie werd bereikt op de Electron Microscopy Center for Materials Research bij Argonne National Laboratory, een Amerikaanse ministerie van Energie Office of Science laboratorium, die onder contract DE-AC02-06CH11357 door UChicago Argonne, LLC.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Eenkristal substraten van Si, GaAs en Cu voor sputteren en ablatie
Pure metaallegeringen voor tribologie voorbeelden

Referenties

  1. Gao, F., Leach, R. K., Petzing, J., Coupland, J. M. Surface measurement errors using commercial scanning white light interferometers. Meas. Sci. Technol. 19, 015303(2008).
  2. Cheng, Y. -Y., Wyant, J. C. Multiple-wavelength phase-shifting interferometry. Appl. Opt. 24, 804-807 (1985).
  3. Kino, G. S., Chim, S. S. C. Mirau correlation microscope. Appl. Opt. 29, 3775-3783 (1990).
  4. Wyant, J. C. White light interferometry. Proc. SPIE. 4737, 98-107 (2002).
  5. Sakseev, D. A., Ershenko, E. M., Baryshev, S. V., Bobyl, A. V., Agafonov, D. V. Deep microrelief measurement and stereo photography in scanning electron microscopy. Tech. Phys. 56, 127-131 (2011).
  6. Morris, R. J. H., Dowsett, M. G. Ion yields and erosion rates for Si1-xGex (0≤x≤1) ultralow energy O2+ secondary ion mass spectrometry in the energy range of 0.25-1 keV. J. Appl. Phys. 105, 114316(2009).
  7. O'Mahony, C., Hill, M., Brunet, M., Duane, R., Mathewson, A. Characterization of micromechanical structures using white-light interferometry. Meas. Sci. Technol. 14, 1807-1814 (2003).
  8. Andersen, H. H., Bay, H. L. Sputtering yield measurements. Topics in Applied Physics. Behrisch, R. 47: Sputtering by Particle Bombardment, Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 145-218 (1981).
  9. Wu, S. -M., de Kruijs, R. van, Zoethout, E., Bijkerk, F. Sputtering yields of Ru, Mo, and Si under low energy Ar+ bombardment. J. Appl. Phys. 106, 054902(2009).
  10. Liu, X., Du, D., Mourou, G. Laser ablation and micromachining with ultrashort laser pulses. IEEE J. Quantum Electron. 33, 1706-1716 (1997).
  11. Gattass, R. R., Mazur, E. Femtosecond laser micromachining in transparent materials. Nature Photonics. 2, 219-225 (2008).
  12. Russo, R. E., Mao, X., Gonzalez, J. J., Mao, S. S. Femtosecond laser ablation. ICP-MS. J. Anal. At. Spectrom. 17, 1072-1075 (2002).
  13. Brady, J. J., Judge, E. J., Levis, R. J. Analysis of amphiphilic lipids and hydrophobic proteins using nonresonant femtosecond laser vaporization with electrospray post-ionization. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 22, 762-772 (2011).
  14. Berry, J. I., Sun, S., Dou, Y., Wucher, A., Winograd, N. Laser desorption and imaging of proteins from ice via UV femtosecond laser pulses. Anal. Chem. 75, 5146-5151 (2003).
  15. Coello, Y., Jones, A. D., Gunaratne, T. C., Dantus, M. Atmospheric pressure femtosecond laser imaging mass spectrometry. Anal. Chem. 82, 2753-2758 (2010).
  16. Korte, F., Serbin, J., Koch, J., Egbert, A., Fallnich, C., Ostendorf, A., Chichkov, B. N. Towards nanostructuring with femtosecond laser pulses. Appl. Phys. A. 77, 229-235 (2003).
  17. Fu, Y., Bryan, N. K. A., Shing, O. N., Wyan, H. N. P. Influence analysis of dwell time on focused ion beam micromachining in silicon. Sensors and Actuators A. 79, 230-234 (2000).
  18. Jiang, F., Li, J., Yan, L., Sun, J., Zhang, S. Optimizing end-milling parameters for surface roughness under different cooling/lubrication conditions. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 51, 841-851 (2010).
  19. Reiter, A. E., Mitterer, C., Figueiredo, M. R., Franz, R. Abrasive and adhesive wear behavior of arc-evaporated Al1-xCrxN hard coatings. Tribol. Lett. 37, 605-611 (2010).
  20. Devillez, A., Lesko, S., Mozer, W. Cutting tool crater wear measurement with white light interferometry. Wear. 256, 56-65 (2004).
  21. Shekhawat, V. K., Laurent, M. P., Muehleman, C., Wimmer, M. A. Surface topography of viable articular cartilage measured with scanning white light interferometry. Osteoarthritis and Cartilage. 17, 1197-1203 (2009).
  22. Hershberger, J., Öztürk, O., Ajayi, O. O., Woodford, J. B., Erdemir, A., Erck, R. A., Fenske, G. R. Evaluation of DLC coatings for spark-ignited, direct-injected fuel systems. Surf. Coat. Technol. 179, 237-244 (2004).
  23. Ajayi, O. O., Erck, R. A., Lorenzo-Martin, C., Fenske, G. R. Frictional anisotropy under boundary lubrication: Effect of surface texture. Wear. 267, 1214-1219 (2009).
  24. Wittmaack, K. Analytical description of the sputtering yields of silicon bombarded with normally incident ions. Phys. Rev. B. 68, 235211-23 (2003).
  25. Zeuner, M., Neumann, H., Scholze, F., Flamm, D., Tartz, M., Bigl, F. Characterization of a modular broad beam ion source. Plasma Sources Sci. Technol. 7, 252-267 (1998).
  26. Barna, A., Menyhard, M., Kotis, L., Kovacs, G. J., Radnoczi, G., Zalar, A., Panjan, P. Unexpectedly high sputtering yield of carbon at grazing angle of incidence ion bombardment. J. Appl. Phys. 98, 024901(2005).
  27. Weck, A., Crawford, T. H. R., Wilkinson, D. S., Haugen, H. K., Preston, J. S. Laser drilling of high aspect ratio holes in copper with femtosecond, picosecond and nanosecond pulses. Appl. Phys. A. 90, 537-543 (2008).
  28. Roosendaal, H. E. Sputtering yields of single crystalline targets. Topics in Applied Physics. ed, I. .,B. ehrisch,R. ., 47: Sputtering by Particle Bombardment, Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg. 219-256 (1981).
  29. Seah, M. P. An accurate semi-empirical equation for sputtering yields II: For neon, argon and xenon ions. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 229, 348-358 (2005).
  30. Seah, M. P., Clifford, C. A., Green, F. M., Gilmore, I. S. An accurate semi-empirical equation for sputtering yields I: For argon ions. Surf. Interface Anal. 37, 444-458 (2005).
  31. James Ziegler - SRIM & TRIM [Internet]. , Available from: http://www.srim.org/ (2011).
  32. Moller, W., Eckstein, W. Tridyn - A TRIM simulation code including dynamic composition changes. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2, 814-818 (1984).
  33. Insepov, Z., Norem, J., Veitzer, S. Atomistic self-sputtering mechanisms of rf breakdown in high-gradient linacs. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 268, 642-650 (2010).
  34. Puech, L., Dubarry, C., Ravel, G., de Vito, E. Modeling of iron oxide deposition by reactive ion beam sputtering. J. Appl. Phys. 107, 054908(2010).
  35. Ho, S., Tamakoshi, T., Ikeda, M., Mikami, Y., Suzuki, K. Net sputtering rate due to hot ions in a Ne-Xe discharge gas bombarding an MgO layer. J. Appl. Phys. 109, 084908(2011).
  36. Nakles, M. R. Experimental and Modeling Studies of Low-Energy Ion Sputtering for Ion Thrusters [dissertation]. , Virginia Polytechnic Institute and State University. 1-129 (1988).
  37. Hada, M., Ninomiya, S., Seki, T., Aoki, T., Matsuo, J. Using ellipsometry for the evaluation of surface damage and sputtering yield in organic films with irradiation of argon cluster ion beams. Surf. Interface Anal. 43, 84-87 (2011).
  38. Kozole, J., Wucher, A., Winograd, N. Energy deposition during molecular depth profiling experiments with cluster ion beams. Anal. Chem. 80, 5293-5301 (2008).
  39. Linde, D. vonder, Sokolowski-Tinten, K. The physical mechanisms of short-pulse laser ablation. Appl. Surf. Sci. 154-155, 1-10 (2000).
  40. Margetic, V., Bolshov, M., Stockhaus, A., Niemax, K., Hergenroder, R. Depth profiling of multi-layer samples using femtosecond laser ablation. J. Anal. At. Spectrom. 16, 616-621 (2001).
  41. Cui, Y., Moore, J. F., Milasinovic, S., Liu, Y., Gordon, R. J., Hanley, L. Depth profiling and imaging capabilities of an ultrashort pulse laser ablation time of flight mass spectrometer. Rev. Sci. Instrum. 83, 093702(2012).
  42. Borowiec, A., MacKenzie, M., Weatherly, G. C., Haugen, H. K. Femtosecond laser pulse ablation of GaAs and InP: Studies utilizing scanning and transmission electron microscopy. Appl. Phys. A. 77, 411-417 (2003).
  43. Harasaki, A., Schmit, J., Wyant, J. C. Offset of coherent envelope position due to phase change on reflection. Appl. Opt. 40, 2102-2106 (2001).
  44. Luttge, A., Arvidson, R. S. Reactions at surfaces: A new approach integrating interferometry and kinetic simulations. J. Am. Ceram. Soc. 93, 3519-3530 (2010).
  45. Conroy, M., Mansfield, D. Scanning interferometry: Measuring microscale devices. Nature Photonics. 2, 661-663 (2008).
  46. Harasaki, A., Wyant, J. C. Fringe modulation skewing effect in white-light vertical scanning interferometry. Appl. Opt. 39, 2101-2106 (2000).
  47. Roy, M., Schmit, J., Hariharan, P. White-light interference microscopy: Minimization of spurious diffraction effects by geometric phase-shifting. Opt. Express. 17, 4495-4499 (2009).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Optische profillometrieOppervlaktetopografieOppervlakteruwheidSlijtageanalyseKratergeometrieDiepteprofilering
Karakterisering van Surface Wijzigingen door Wit Licht Interferometrie: Toepassingen in Ion sputteren, Laser Ablatie en Tribologie Experimenten
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.