北京汇德信科技有限公司

超高真空多功能综合测试系统

纳米级表面分析 微纳米加工制造


超高真空多功能微纳米加工表征平台(AFM & AES & XPS & EELS & SEM& SII & SPL & EBID & PVD etc……))


超高真空多功能综合测试系统图


该多功能微纳米加工表征平台可以结合AFM、AES、iXPS、深度成份分析、快速进样,以及额外用于真空薄膜蒸镀的腔室。带有AFM的表征分析室安装在活塞隔振的刚性框架上,同时可根据实验室隔振需要,将分析室的框架安装在主动隔振地板平台上或主动隔振压电执行器上。用于薄膜蒸镀腔室安装在另一个单独的刚性框架上。分析室和蒸镀室通过特殊的柔性波纹管连接,以补偿由大气和腔内真空之间的压差产生的力。为了减小样品传送杆的振动对分析室的影响,将传送杆安装在单独的腔室中,例如磁控溅射室或热蒸发室。


超高真空多功能微纳米加工表征平台图
超高真空多功能微纳米加工表征平台


基于多种表征方法的创新平台:

  • 原子力显微镜 (AFM)主动式针尖、原位、结构极其紧凑
  • 俄歇电子能谱 (AES)
  • X射线光电子能谱 (XPS)
  • 电子能量损失谱 (EELS)
  • 先进光学成像
  • 扫描电子显微镜成像 (SEM)
  • 深度成份分析

关联纳米加工和表面改性:

  • 单离子精准定位定量注入 (SII)
  • 场发射电子扫描针尖光刻 (FE-SPL)
  • 基于针尖的电子束诱导沉积 (TB-EBID)
  • 物理气相薄膜沉积 (PVD)
  • 真空溅射
  • 热蒸发沉积


配置参数


AES/XPS 分析器


  • 分辨率:小于1 eV(1keV的弹性峰,FWHM)
  • XPS分辨率:小于0.89 eV(FWHM)
  • 银俄歇信噪比:脉冲计数 600:1或更高
  • 工作模式:恒定能量分辨率和恒定分辨率
  • 能量范围:0 eV 至 2500 eV
  • 接收角度:2Π的6%
  • 检测:Channeltron型电子倍增器
超高真空多功能微纳米加工表征平台图2


离子源


  • 类型:超高真空兼容的双等离子体加速器
  • 能量范围:500 eV 至 5 keV
  • 最小光束直径:50μm(取决于能量和距离)
  • 工作压强(腔室):6 x 10-8 – 1 x 10-5 mbar
  • 工作压强(离子枪):1 x 10-4 – 1 x 10-3 mbar
  • 工作距离:10 – 125 mm
  • 偏转方向:X, Y
  • 烘烤温度:200°C
  • 灯丝:冷阴极
  • 气体:氩气,氙气,O2,H2
  • 扫描发生器
  • 调节进气阀


X射线源


  • 功率:300W
  • 阳极:铝/镁
  • 窗口:铝
  • 水冷:3.5升/分钟
  • 安全性:高压互锁和水冷却
  • 高压单元:120V 或 240V, 50/60H
  • 发射控制:100V-240V, 50/60Hz


核心竞争优势:


  • 在一套系统中结合了多种的表面分析技术组件和关联纳米加工功能
  • 大样品容量--样品直径可达2英寸
  • 率先实现基于单一或少数掺杂量子点器件的研发和制作
  • 针尖光刻的优势在于5nm以下高精度, 原子级分辨的套刻精度, 无电子枪和复杂光路, 对光刻工艺环境要求低, 无背底散射和邻近效应, 不破坏二维材料和衬底
  • 基于''自上而下''的场发射扫描探针光刻技术的工艺, 使得可控的栅极和单电子晶体管的读出结构成为可实现的目标
  • 将针尖光刻工艺用于单电子晶体管的制造, 这使得通过零维岛、源极和漏极以及栅极的量子传输控制成为可能
  • 从针尖的电子场发射和非接触式原子力显微镜成像之间的快速切换, 为微纳米结构加工和表征提供了极大的便利; 此外, 使用AFM导航可以对代加工的微纳米结构的位置进行精准定位


适用于真空系统的主动式原子力显微镜(AFMinSEM)


百及纳米科技与德国nano analytik公司联合研发的真空原子力显微镜(UHV-AFM)针对高精度成像而空间受限的应用需求而设计,既可以在大气环境下实现样品快速表征,也可以集成在真空环境中在原位实现高精度三维形貌成像,还适用于测量样品的力学性质、进行纳米加工和纳米操控。

适用于真空系统的主动式原子力显微镜图


该系统采用非磁性的闭环纳米定位器,其运动范围为60x60x20μm(位置噪声:X,Y = 0.4nm; Z = 0.2nm),且面外运动极低;具有较高的谐振频率(X,Y = 750Hz; Z =2kHz);粗定位台可在X,Y和Z维度上达到范围1.5cm、精度3nm的操控能力。


主动式原子力探针

主动式探针是一种集传感器, 驱动器和可功能化的针尖于一身的智能探针, 可实现自激发和自传感, 无需复杂的激光校准, 是取代现有AFM激光传感的巨大改进。适用于在大气, 液态及真空环境下实现对微纳米结构的高速、高效表征, 成像水平达到0.2纳米的极限精度。

公司为客户开发了一系列具有高带宽和低噪声性能的小型前置放大器, 适用于快速AFM应用, 大幅提高科研效率。

适用于真空系统的主动式原子力显微镜图2


场发射扫描针尖光刻 (FE-SPL)


场发射扫描针尖光刻 (FE-SPL)图


针尖光刻是基于低能电子场发射原理, 采用压阻式微纳米针尖和多维纳米定位与测量技术, 在材料表面无掩模制造尺寸小于5纳米线宽结构的高性能微纳加工工艺。


与传统的电子束光刻相比, 针尖光刻具有显着优势: a)闭环操作, b)大幅提高的横向分辨率, c) 极高的性价比, d)大气或真空环境操作, e)无需调节优化光学组件, f)极高的套刻和拼接精度, g)用同一探针以非破坏性方式交替实现"读和写"。


针尖电子束诱导沉积 (TB-EBID)


针尖电子束诱导沉积 (TB-EBID)图


公司团队成功研发基于针尖的电子束诱导沉积技术, 该工艺使用从主动式探针尖端生成的低能场发射电子(<75eV)在表面实现单纳米尺度的加工和操控。


基于针尖的电子束诱导沉积广泛用于单纳米器件领域, 可用于直写用于制造单电子器件的纳米结构, 相同的针尖可实现电子发射, AFM定位和成像。


单离子注入系统 (AFM-SDL100)


公司中德技术专家团队研发了一款基于主动式扫描针尖的离子注入系统, 能精准控制注入半导体器件的杂质种类, 数量和位置, 实现多种离子 (如H, N, O,Si, P, B, As, Te, Ar等) 的精准定位定量掺杂注入,可以满足制作量子比特阵列, 金刚石中的氮空位中心(NV色心) 以及单原子器件的工艺精度要求。


公司的一项革命性发明专利解决了注入离子由于晶格散射带来的位置不确定性问题, 颠覆性地将注入离子在晶体中位置的误差缩减到10nm以下, 实现纳米级精确定位注入掺杂离子。

单离子注入系统 (AFM-SDL100)原理图


单离子注入系统 (AFM-SDL100)图


AFM-SDL100系统可通过以下方法实现原子尺度测量和表面改性:


  • 场发射扫描探针光刻 SPL
  • 基于尖端的电子束诱导沉积 TB-EBID
  • 单离子注入 SII


百及纳米科技AFM标准测量方案:


  • 真正的非接触式AFM
  • 接触式AFM
  • 间歇性非接触式AFM
  • 相位成像AFM
  • 导电AFM
  • I-V曲线
  • 开尔文探针力显微镜(KPFM)
  • 带高压的KPFM
  • 扫描电容显微镜(SCM)
  • 扫描延展电阻显微镜(SSRM)
百及纳米科技AFM图



 

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