В лаборатории элионики на базе электростатического ускорителя AN-2500 (энергия ускоренных ионов от 500 до 2500 кэВ) создан исследовательский комплекс, позволяющий проводить исследования состава и распределения примесей в объеме твердотельных мишеней методами ионноиндуцированного характеристического рентгеновского излучения (ХРИ) и резерфордовского обратного рассеяния ионов (РОР) в сочетании с каналированием с использованием полупроводниковых детекторов с энергетическим разрешением: 160 эВ при измерении спектров ХРИ и 16 кэВ при измерении спектров РОР.
Созданный в лаборатории элионики исследовательско-имплантационный комплекс на базе электростатического ускорителя ЭСУ-2 (энергия ускоренных ионов от 150 до 450 кэВ) позволяет:
- проводить исследования состава и распределения примесей в объеме твердотельных мишеней методом резерфордовского обратного рассеяния ионов в сочетании с каналированием с использованием электростатического анализатора энергии ионов (энергетическое разрешение 1,3%, приповерхностное разрешение по глубине при использовании атомарных ионов водорода с энергией 300 кэВ - 1,3 нм);
- проводить имплантацию с использованием ионных пучков с очень малым энергетическим разбросом (менее 0,1%) и плотностью пучка (до десяти мкА/см2) при разработке физико-технологических основ модификации свойств твердых тел.
Используемые для анализа методики и их характеристики приведены в таблице:
|
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ |
||
|
Прибор Методика измерения |
Наименование анализа Диапазон измеряемых величин |
Примечание |
|
Электростатический ускоритель AN-2500 Резерфордовское обратное рассеяние |
Определение элементного и структурного состава твердых веществ разрешение по глубине 5 нм, чувствительность – 0,1-0,5% |
Результатыисследования представляются в виде распределения концентрации элементов по глубине материала |
|
Электростатический ускоритель AN-2500 Ионноиндуцированное характеристическое рентгеновское излучение |
Определение элементного состава твердых веществ и биологических объектов чувствительность до 10-6 ат.% |
Результатыисследования представляются в виде энергетических спектров и ввиде числовых значений концентрации элементов в объеме материала. |
|
Электростатический ускоритель ЭСУ-2 Резерфордовское обратное рассеяние |
Определение элементного и структурного состава твердых веществ разрешение по глубине 1,5 нм, чувствительность – 0,1-0,5% |
Результатыисследования представляются в виде распределения концентрации элементов по глубине материала |
|
Электростатический ускоритель ЭСУ-2 Ионная имплантация |
Типы имплантируемых ионов: H+ , H2+ , He+ , N+ , N2+ , Ar+ диапазон энергий: 150 – 450 кэВ площадь обрабатываемой поверхности до 100 см2 |
|
Просвечивающий электронный микроскоп Hitachi H-800 (Япония)
Область применения:
- Микроэлектроника, металлургия, научные исследования и др.
- Анализ микрорельефа поверхности.
- Изучение микроструктуры на просвет.
- Фазовый электронографический анализ.
- Изучение микроструктуры вертикальных сечений многослойных систем (измерение толщины слоев, изучение динамики развития различных дефектов по толщине слоя, изучение особенностей межфазных границ в областях твердофазного взаимодействия различных слоев и т.д.).
Состав:
- Электронно-оптическая и вакуумная системы.
- Блоки управляющей электроники.
- Специализированная технологическая линейка для утонения образцов до толщины ≤ 50 нм, включающая установки прецизионной резки, плоскопараллельной шлифовки, вырезания шайб, шлифовки и полировки «лункой», финишного ионного травления (ф. Gatan, Struers).
Технические характеристики:
- Разрешение электронно-оптической системы:
- в просвечивающем режиме (ПЭМ) – 0,2 нм,
- в растрово-просвечивающем режиме (ПРЭМ) ≥1,5нм - Диапазон увеличений: - ПЭМ – 100-600000, - ПРЭМ –2000-700000.
- Диапазон ускоряющих напряжений: 35-200 кВ.
Просвечивающий электронный микроскоп ЭМ-125 (Сумы, Украина)
Область применения: микроэлектроника, металлургия, научные исследования и др.
• Анализ микрорельефа поверхности.
• Изучение микроструктуры на просвет.
• Фазовый электронографический анализ.
• Изучение микроструктуры вертикальных сечений многослойных систем (измерение толщины слоев, изучение динамики развития различных дефектов по толщине слоя, изучение особенностей межфазных границ в областях твердофазного взаимодействия различных слоев и т.д.).
Состав:
• Электронно-оптическая и вакуумная системы.
• Блоки управляющей электроники.
• Система оцифровки изображений.
Технические характеристики:
• Разрешение электронно-оптической системы: 0,5нм
• Диапазон увеличений: 100-1000000,
• Диапазон ускоряющих напряжений: 50-125 кВ.
Область применения: подготовка образцов для ПЭМ исследований в геометриях «plan– view» и « cross– section»
Состав:
• Установка прецизионной резки образцов – StruersMinitom
• Установки плоскопараллельной шлифовки – StruersLaboPol-4, LaboPol-25
• Установка ультразвуковой вырезки образцов – Gatanm. 601
• Установка шлифовки и полировки «лункой» – Gatamm. 656
• Установка финишного ионного травления – Gatanm. 691
Установка для быстрых термообработок (БТО) JetFirst 100
Установка JetFirst100 предназначена для проведения быстрой термической обработки полупроводниковых структур в среде N2, Ar, а также на воздухе. Возможно проведение термообработок при давлении до 10 Па (безмасляный насос). Установка оснащена компьютерным управлением, позволяющим задавать и контролировать в режиме реального времени температурно-временные параметры термообработки, расход газов, а также сохранять данные по термообработке в электронном виде.
Технические характеристики:
Диапазон рабочих температур в камере: 20 °С – 1300 °С
в том числе:
– 20 °С – 1100 °С (контроль температуры по термопаре);
– 400 °С – 1300 °С (контроль температуры по пирометру).
Максимальная скорость нагрева: 200 °С/с
Точность поддержания температуры: ±2 °С
Скорость охлаждения:
40 °С/с при 1000 °С
25 °С/с при 800 °С
10 °С/с при 600 °С.
Максимальное время поддержания температуры, мин:
Т<500 °C: 180
T<700 °C: 60
T<1000 °C: 30
T<1100 °C: 15
T<1200 °C: 5
T<1300 °C: 2.
Размер образцов для термообработки:
Минимальный – 10x10 мм.
Максимальный (диаметр) – 100 мм.
Ramanor U-1000 регистрирует спектры комбинационного рассеяния света от твердых, жидких и газообразных объектов. Позволяет проводить неразрушающий, экспрессный анализ химического и фазового состава веществ и многокомпонентных материалов, структуры материалов, механических напряжений в твердом теле. Анализ может проводиться без вскрытия стеклянной или пластиковой упаковки.
Области применения - нанотехнологии, физика твердого тела, химия, биология, медицина, материаловедение, микроэлектроника.
Ramanor U-1000 регистрирует спектры комбинационного рассеяния света от твердых, жидких и газообразных объектов. Позволяет проводить неразрушающий, экспрессный анализ химического и фазового состава веществ и многокомпонентных материалов, структуры материалов, механических напряжений в твердом теле. Анализ может проводиться без вскрытия стеклянной или пластиковой упаковки.
Области применения - нанотехнологии, физика твердого тела, химия, биология, медицина, материаловедение, микроэлектроника.
Технические характеристики:
Двойной монохроматор с решетками 1800 штрихов на миллиметр и фокусным расстоянием 1 м позволяет работать в спектральном диапазоне Рамановского сдвига от ±10 см‑1 до ±7000 см‑1 с разрешением 1 см‑1.
Источник излучения твердотельный лазер с диодной накачкой LCS-DTL-317:532 нм, основная линия - 532 нм.
Режимы регистрации спектров:
– ФЭУ, область спектральной чувствительности 300 – 700 нм (счет фотонов);
– многоканальный детектор, охлаждаемый термоэлектрическим холодильником, спектральный диапазон 200 – 1300 нм.
Камера для анализа микрообъектов на основеоптического бинокулярного микроскопа NikonEclipseLV150 (Япония) + цифровая фотокамера с возможностью захвата и сохранения изображения. Диаметр зондируемого пятна 0,4 мкм с объективом ×50.
Программное обеспечение
Русифицированный программный пакет для спектроскопических исследований nVisiOn–для управления прибором, обработки спектральных данных, идентификации веществ и создания библиотек спектров, создания отчетов.
Русифицированный программный пакет для анализа и редактирования изображений микрообъектов AutoscanObjectsDetector, AutoscanAreasDetector иAutoscanImageComparator.
Форма представления результатов:
- цветное цифровое изображение микроучастка образца, в котором производилась регистрация спектра;
- спектральная информация в виде файлов формата “.txt”, с возможностью их дальнейшей обработки в редакторах EXCELи ORIGIN.
Комплекс предназначен для формирования в автоматическом режиме объемных изображений различной степени сложности внутри оптически прозрачных материалов, а также для прецизионной обработки поверхности металлов, полупроводников, диэлектриков, полимеров. В состав комплекса входит:
- Лазер твердотельный импульсный на алюмоиттриевом гранате с частотой следования импульсов до 50 Гц.
- Система сканирования на основе трехкоординатного стола с программным управлением.
- Специальная оптическая система фокусировки и отклонения лазерного луча
- Компьютер типа IВМ РС.
Технические характеристики:
Рабочая длина волны: 1064 нм
Энергия импульса излучения: 100 мДж
Диаметр пятна фокусировки:
- в стекле: 100 ¸200 мкм
- на поверхности непрозрачных материалов: 0,05÷5 мм
Параметры системы сканирования:
- максимальные размеры рабочей области: 160´170´100 мм3
- точность позиционирования: +/- 50 мкм
- повторяемость: +/- 10 мкм
- минимальный шаг:10 мкм
- масса перемещаемого груза: до 5 кг
Потребляемая мощность: до 3 кВт
Предоставляемые услуги
Центр коллективного пользования на договорной основе оказывает услуги по лазерной маркировке изделий и изготовлению сувенирной продукции из стеклоэлементов с объемными изображениями внутри. Сувенирная продукция из оптически прозрачного стекла может быть в виде брелоков круглой и прямоугольной формы с различными размерами, параллелепипедов и кубов различных размеров: 30х30х45 мм, 40х40х60 мм, 50х50х80 мм, 50х50х100 мм, 60х60х100 мм, 60х60х60 мм и др., памятных медалей в виде дисков диаметром 80 мм и 100 мм, а также эксклюзивных сувениров больших размеров в подарочной упаковке: 100х100х100 мм, 80х80х170 мм, 100х100х150 мм, 250х125х63 мм и др.
- лазер твердотельный импульсный на алюмоиттриевом гранате с частотой следования импульсов до 100 Гц.
- система сканирования на основе трехкоординатного стола с программным управлением.
- специальная оптическая система фокусировки и отклонения лазерного луча.
- компьютер типа IВМ РС.
Технические характеристики:
- рабочая длина волны: 532 и 1064 нм
- энергия импульса излучения: 10 мДж
- диаметр пятна фокусировки:
в стекле: 50÷200 мкм
на поверхности непрозрачных материалов 0,05÷2 мм
- параметры системы сканирования:
максимальные размеры рабочей области 240´310´100 мм3
точность позиционирования: +/- 20 мкм
повторяемость: +/- 10 мкм
минимальный шаг: 10 мкм
масса перемещаемого груза до 7 кг
- количество каналов обработки: 4
- потребляемая мощность до 3 кВт