概述:
三維原子探針顯微術(shù)(3DAP),也稱(chēng)為原子探針斷層分析術(shù)(APT),是***種具有原子***空間分辨率的測量和分析方法?;?/span>“場(chǎng)蒸發(fā)”原理,三維原子探針通過(guò)在樣品上施加***個(gè)強電壓脈沖或者激光脈沖,將其表面原子逐***變成離子而移走并收集。3DAP的特性就是從*小的尺度來(lái)逐點(diǎn)揭示材料內部結構,不論簡(jiǎn)單亦或復雜??梢暂p松獲得納米尺度結構的細節—化學(xué)成分和三維形貌,因而專(zhuān)門(mén)應對材料研發(fā)中令人棘手的小尺度結構的測量與分析問(wèn)題。
發(fā)展及應用:
三維原子探針(3DAP)可以直接觀(guān)察到溶質(zhì)原子偏聚在位錯附近形成的柯氏氣團(Cottrell 氣團);
可以分析各種元素在各種內界面(晶界、相界、多層膜結構中的層間界面等)的原子的偏聚行為;
研究沉淀相的析出過(guò)程、非晶晶化時(shí)原子擴散和晶體成核的過(guò)程;
分析各種合金元素在納米晶材料不同相及界面上的分布等。
以前,由于對樣品有導電性的要求以及制作針尖形狀樣品有***定難度等***些問(wèn)題,原子探針的應用曾經(jīng)在很長(cháng)***段時(shí)間內局限于金屬材料,僅僅做純科學(xué)的探索。進(jìn)入2000年以來(lái),儀器本身在***些關(guān)鍵技術(shù)上的突破性進(jìn)展,加上匯聚離子束制樣技術(shù)的成熟,大大拓展了原子探針的應用范圍,可研究的對象涵蓋金屬、半導體、存儲介質(zhì),到材料(納米線(xiàn)、量子阱)等廣泛的材料類(lèi)型;應用上從純學(xué)術(shù)研究到汽車(chē)、航空發(fā)動(dòng)機、核設施、半導體芯片、LED、光伏材料等等應用科學(xué)甚至直接的生產(chǎn)過(guò)程監控。從無(wú)機材料到有機材料—《Nature》曾報道了利用這***技術(shù)對動(dòng)物頭蓋骨的研究。時(shí)至***,3DAP技術(shù)因其獨到的分析視角正在為越來(lái)越多的材料研發(fā)人員所認識,已經(jīng)逐漸加入TEM、SIMS等工具的行列,成為材料分析的主流分析技術(shù)。
CAMECA三維原子探針LEAP系列
LEAP HR
LEAP系列原子探針設備分 LEAP HR 與 LEAP Si 兩種類(lèi)型。LEAP HR 適用于研究材料和金屬材料。
其主要特性:
局部電極 和 微尖陣列
局部電極(Local ElectrodeTM)是原子探針的關(guān)鍵部件。LEAP—局部電極原子探針(Local ElectrodeTM Atom Probe)即取名于此。局部電極的應用改善了原子探針的易用性和數據質(zhì)量,也因為局部電極,原子探針可以利用微尖陣列(MicrotipTM arrays)***次裝載多個(gè)樣品,大大提高原子探針的實(shí)驗效率。
反射鏡 — 高質(zhì)量分辨率 和 大視場(chǎng)
新***代 LEAP 4000X HR 配備了新型能量補償反射鏡(Reflectron),在優(yōu)化質(zhì)量分辨率的同時(shí)獲得了大視場(chǎng)(可達250nm)。對于工作在電壓脈沖模式下的那些應用(例如,傳統的金屬材料),將獲得出色的質(zhì)量分辨率。
小束斑UV激光
在激光模式下工作時(shí),LEAP 4000X HR使用了聚焦到很小束斑的UV波長(cháng)激光。小束斑保證了優(yōu)異的質(zhì)量分辨,UV波長(cháng)保證了對包括許多絕緣體在內的眾多材料都可以給出更好的結果。