Как измерить толщину ультратонкого слоя металла?

У меня есть образец слоя металла (алюминий/оксид) с постепенной толщиной от монослоя до 100 нм. Этот слой нанесен на прозрачную подложку, например стекло. Как я могу измерить это изменение толщины образца качественно или количественно?

Толщина пленки колеблется от 0 до нескольких нм. Размер пленки, то есть слева направо на изображении ниже, составляет около 10 мм.

Я знаю, что атомно-силовая микроскопия (АСМ) и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) являются двумя возможными вариантами. Но есть ли другие более простые методы характеризации? Как некоторые оптические методы (изменение поглощения света и т. д.)?

введите описание изображения здесь

Какое разрешение по глубине и пространственное разрешение и какую площадь измерять?

Ответы (3)

если ваш образец частично покрыт и частично оголен вычитанием, вы очень легко и точно используете старый метод интерферометрии. См. эту ссылку . В противном случае вы можете проверить эллипсометрию и профилометрию для точного измерения.

Я столкнулся именно с этой проблемой в своей докторской диссертации, хотя это было серебро на стекле, а не на алюминии. Все действительно точные методы требуют много времени, поэтому я использовал их для построения калибровочной кривой оптического поглощения. Затем я измерил толщину с помощью стандартного лабораторного спектрометра. Это не было ошеломляюще точным, но позволяло мне обрабатывать дюжину или около того образцов в день, которые я использовал, за разумное время. Я работал с толщинами от 10 до 50 нм — если вы сделаете намного толще, светопропускание станет довольно низким.

Боковое разрешение невелико, поэтому вы можете не найти его полезным, если ваши сэмплы быстро меняются с расстоянием вдоль сэмпла.

Вам нужна калибровочная кривая, потому что, по крайней мере, для серебра микроструктура пленки меняется с толщиной. При этом калибровочная кривая была очень близка к ожидаемой экспоненциальной зависимости.

У меня есть проект, в котором тонкие металлические пленки толщиной до 5000 Ангстрем напыляются на различные подложки, а инструмент, который регулярно используется для определения толщины, — это просто механический контактный или щуповый профилометр. Это предпочтительный метод, потому что он быстрый и довольно точный. У нас также есть оптический профилометр, который использует оптические интерференционные полосы для определения толщины пленки. В принципе, он лучше, потому что предлагает гораздо более высокое разрешение и чувствительность. На практике он гораздо менее удобен в использовании по сравнению со щуповым профилометром, поэтому мы редко его используем.