PHI Quantes 双扫描XPS探针

简介
PHI Quantes 双扫描XPS探针是以Quantera II系统为基础，进行技术升级后得到的全新版本。PHI Quantes的主要突出特点，是拥有世界**的同焦Al Ka和Cr Ka的双扫描X射线源；相比常规的Al Ka X射线源，能量高达5.4 KeV的Cr Ka作为硬X射线源，一方面可以探测到表面更深度的信息，另一方面还可得到更宽能量范围的能谱信息，使光电子能谱数据资讯达到更内部、更深层和更寛能量的结果。Quantes是一套技术成熟的高性能XPS系统，在未来表面科学研究中将发挥至关重要的作用。

优势
样品表面更深的深度信息
Cr Ka和Al Ka激发的光电子具有不同的非弹性平均自由程，因此可以探测到不同的深度信息，一般的预期是Cr Ka数据中深度讯息会比Al Ka深三倍，使Quantes的分析能力得到重大的提升。

如上图可见Cr Ka的非弹性自由层的深度是Al Ka的三倍。

如上图左，使用Al Ka测试一SiO₂ 10nm厚样式基本只看到表面的氧化硅；而在右图所示在使用Cr Ka分析同一样品可同时侦测出表面氧化硅和深度10nm后更深金属硅的讯号。

探测高结合能的内层电子和更寛的XPS能谱

当内层电子的结合能高于1.5 KeV而小于5.4 KeV时，该层电子无法被Al Ka X射线激发产生光电子，但是却能被Cr Ka X射线激发产生光电子。因此，使用Cr Ka能够在激发更内层光电子的同时得到能量范围更宽的光电子能谱（如下图）。

特点

PHI Quantes设备双单色光源的示意图

• 双单色化的X射线源，Cr Ka（4 KeV）和Al Ka（1.5 KeV）

• Cr Ka分析深度是Al Ka的三倍

如上图，PHI Quantes双光源都可扫描聚焦的同时定位可保证为完全一致

• Cr Ka与Al Ka双X射线源能够实现同点分析

• 技术成熟的双束电荷中和技术

• Cr Ka 定量灵敏因子

可选配件

• 样品定位系统（SPS）

• 樣品處理室（Preparation chamber）

• 冷／热變溫样品台

• 团簇离子源 GCIB

应用实例分析

• 例一：金属氧化物Fe-Cr合金分析

光电子能谱图中，有时会出现X光激发产生的光电子与某些俄歇电子能量范围重合的情况。例如在探测Fe-Cr合金全谱时，PHI Quantes可以一鍵切换Cr Ka与Al Ka X射线源，那么光电子与俄歇电子就能够在全谱中很好的区分开（如下圖）。

如下圖，尽管在Fe2p和Cr2p的精细谱中，Al Ka得到的Fe2p与俄歇电子谱峰稍有重叠，但是根据不同的深度信息，我们依然可以发现Fe和Cr的氧化物只存在于样品的表面。详细研究Fe和Cr之间的氧化物含量可能导致氧化物厚度或深度的差异。

• 例二: 褪色的铜电极分析

如下图中光学显微镜下，可以观察到铜电极產品上颜色发生了变化，以此定位分析点A/B和a/b。再使用 PHI Quantes 对样品这买个区域做分析。

使用PHI Quantes分析此样品得到上图的结果，当中 Cr Ka在（A,B）两个分析区域结果Cu²⁺和Cu⁺组成比例有明显的不同。但是在使用Al Ka分析（a,b）两区域时，Cu²⁺和Cu⁺化学态和组成比基本没有明显的差别。

这个结果表明：在亮暗区域，Cu主要以Cu₂O形式存在。但是，用Cr Ka探测到暗处有更多的CuO，说明CuO更多的存在于Cu₂O的下面。

• 例三: 多层薄膜分析

如下图，对一多层薄膜使用PHI Quantes分析，留意图中所标示在不同X射线源(Al Ka & Cr Ka)和不同样品测试倾角时，使用了蓝/绿/红示意出XPS分析深度的不同。

如以左上图蓝/绿/红图谱结果中可见，只有通过PHI Quantes Cr Ka分析才可以直接透过XPS探测到14nm的Y₂O₃层下面的Cr层Cr2p信息。而右上图曲线拟合结果也可以用来研究Cr的化学状态。通过研究Cr Ka 在90°和30°入射得到的谱图可知，Cr氧化物是存在在Y₂O₃和Cr之间的界面。