铝正化合物溅射源，有所作为外貌阐发装置（如XPS、AES和TOF-SIMS）的核心配件之1，不只能洁净室原材料外貌，还能帮深度.工业制硝酸，讲述原材料的內涵空间布局。通过组成溅射铝正化合物的水分子结构/份子总数，可将铝正化合物溅射源划分为单铝正化合物源（如：Ar+、Xe+、O2+）和团簇铝正化合物源（如：C60、GCIB（Gas Cluster Ion Beam））。此中，GCIB是由千余竟然数万个有机废气气体水分子结构/份子（如Ar-GCIB）组成的铝正化合物束，它就可以也许也许以越来越低的单水分子结构能力停此蚀刻，实现了原材料外貌的平展化成效。正因如斯，GCIB在三聚氰胺树脂物刻蚀管理方面以低毁伤共同点而遭受热衷。然而，配备大团簇寸尺的GCIB不可对材料关闭刻蚀，浅显讲就是刻不能动，迫使GCIB在深层工业制硝酸空间布局由材料/有机物物/有机物物层交错的杂化质料（如：半导电子元件、钙钛矿）时坦然面对长久集团挑衅。当需要阐发这个类有机物物/有机物物杂化质料深层标识目标的成分个人信息时，单原子结构团Ar +（溅射毁伤过大）和配备大寸尺的GCIB（溅射快速太低）都不能供求关系有效的靠经得住的动态数据（见图1）。对于此事，调节管控GCIB团簇寸尺这个观念被做出，它是经过了历程减慢GCIB团簇寸尺体例来展现出其溅射也能，这样既选择了对有机物物物低溅射毁伤的也能，又因单独某个原子结构团养分的展现出而增加对材料/有机物物物的溅射快速。如斯，小簇的GCIB可控制对有机物物/有机物物杂化打样定制的有效深层阐发。

图1. 差别尺寸离子束溅射的感化深度表示图。[1]

Ar-GCIB系统是由团簇自身室和电离室包括，其日常任务理论长为2所显示。在正确的高温下，保研必定会压强（只要是在1~10×105 Pa）的高纯氩气加入处在真空室条件的团簇自身室。当氩气在交界碗形管口时，因管口孔直径小（只要是在二十多~上百um），让管口俩头产生极大值的压强差和的高温差，让氩气氧分子被加速到超音速，并在热膨胀内缩tcp连接中物理攻击冷却水到达不到其溶点的高温(87.1 K)，于是包括慎密的气团份子（即团簇）。管口的多少个外观简约时尚/规格导致着气味团簇的束流硬度、规格和规格依法打击、包括效力待定等， 传统管口孔直径越大, 越能加强大团簇的自身。随着，他们团簇束加入电离室，被电子为了满足电子时代发展的需求，厂轰击电离，局布转换为带正电势的团簇铁阴阴阴阳正离子。团簇铁阴阴阴阳正离子再经过tcp连接分离出透镜加速凝聚，并颠末Wien过滤程序器消弭模型铁阴阴阴阳正离子或非常较重的团簇份子铁阴阴阴阳正离子。随后着，在出口商处颠末交变电场偏转板，有用吗排除普通阿尔法粒子，重大成果将纯净的团簇铁阴阴阴阳正离子束正确地凝聚到合格品管理外形。自始至终，氩气经过tcp连接管口热膨胀内缩、电子为了满足电子时代发展的需求，厂依法打击电离、加速、凝聚到击打到合格品管理外形这一全系列步奏，保证Ar-GCIB溅射的全tcp连接。

图2. Ar-GCIB离子源的构成表示图。[1]

Ar-GCIB的溅射方可非常大的品质上衡量于团簇的具体简述遍布、阴阳离子束热量。在氩气团簇与本身汽车碰撞、解离后，企业每一些个电子层的一致热量是不在以下几个eV整体规模内。比喻热量同于10 KV 的Ar2000+和 Ar1000+团簇中单体电子层的一致热量离别为5 eV和10 eV。很深，控制Ar-GCIB团簇的宽度可转化成其溅射方可。

图3. 团簇尺寸取决于气体温度、气体压力和喷嘴外形(孔径直径、角度)。[2]

由图3确知，Ar-GCIB团簇的寸尺重中之重受喷管的性能（直径d和的视角α）、废气热度（T）、废气压强（p）等身分后果。[2] 在喷管调整布局坚实的生态环境下，它是经过了守护进程慢慢调理Ar废气负荷和热度能即便吃妻上瘾Ar团簇的寸尺（如同4所显示），GCIB就有着能即便在每段个水分子上展现给更好范围的动能遍布，关键在于对许多繁杂的基本资料立即停止有价值溅射。

图4. 气体压强（p）和温度（T）对Ar-GCIB团簇尺寸（  均匀N ）的影响。[3]

还有就是，Ar-GCIB团簇的图片尺码与打击还威胁电离能、束流热量、萃取法器电阻值和聚束透镜等关头叁数放置的直接影响。是以，在现在采取线程中，用户名在对团簇具体的调整和选定上想同無限，其首选缘故是中缺接间手碗来确实现在作用于土样外型的Ar-GCIB团簇祥细图片尺码。要降服此种困难的，ULVAC-PHI集团公司救亡图存了新款的GCIB制度（参加图5），该制度配备了精确测量团簇长宽比的功郊。如下图6已知，要当然该制度的团簇不足道遍布，在团簇虚线活跃导轨装置好几个个飞越时会(ToF)质谱制度。经途过程中ToF工艺和零丁的“GCIB ClusterSize"电脑软件，是可以即便以不会破碎蒸空的情况下精确测量ToF质谱，所以飞速精确测量实际引发的团簇亚铁阴阳铝铝离子的长宽比。由此可见，可在对样品管理阐发时候检定后天性的团簇亚铁阴阳铝铝离子，经途过程中专业调剂亚铁阴阳铝铝离子史诗装备因素和精确测量团簇的长宽比遍布，以领取配备单一长宽比和能力的团簇亚铁阴阳铝铝离子。

图5. Ar-GCIB在XPS体系上团簇尺寸的丈量道理图。[1]

图6.PHI自立研发的GCIB团簇尺寸丈量东西：2套电子配件和零丁软件

长为7如图是，经过进度ULVAC-PHI独立研发管理软文就能够或者是间接的地、飞速地仗量不一样固体压强下Ar-GCIB的尽寸造谣和相关联单体电子层的不匀能量是什么。

图7. 现实丈量的差别气体压强下Ar团簇的尺寸和对应单个原子的能量

Ar-GCIB的溅射攻坚还可以可能经过的进程合理利用本质区别大小的阴阳阴阳离子簇结束调济。个比方，容纳本质区别长宽比的Arn+（n=1，500，850，1200，2000）分别对SiO2、NiOx和 TiO2的nm的资源结束长度溶解。图8的XPS课题展现出了Ar+和本质区别长宽比的Ar-GCIB对合格品的刻蚀攻坚，十分是对Ni金属元素， Ni0、Ni2+和Ni3+指数值随团簇长宽比的减掉而扩大，表示容纳较小长宽比的团簇溅射时，身体局部Ni被还原，且Ni 2p的变低更为不容乐观。以求能知，长宽比较小的阴阳阴阳离子簇还可以可能提高 其在硅化物物上的溅射快慢，且相比于单分子Ar+，溅射毁伤也会所消减，其毁伤层次因的资源而异。

图8. 样品别离在单原子Ar+和Ar-GCIB溅射前后的XPS谱图：Ni 2p（a）、氧化镍的O 1s(b)、TiO2的Ti 2p(c)。Ar-GCIB对a和c样品的溅射深度为～10nm。[1]

总而言之，在ULVAC-PHI外形阐发分析仪器（如PHI GENESIS XPS）上设计成法宝摆好也可以即便即便勘界团簇长宽的配置文件，也可以即便对Ar-GCIB丝毫自界说叁数下所发生的团簇化合物停此检定。在对样品英文管理停此进一步分解的刚刚，现实社会的团簇群长宽分布是知道的。广泛性团簇长宽勘界零部件也可以即便为研究调优GCIB设计成的使用小东西，以教育均衡发展新納米个人信息和复杂化参杂样品英文管理的溅射毁伤和溅射加速度。

参考文献

[1] Chang, H. S., et al., X‑ray Photoelectron Spectroscopy Equipped with Gas Cluster Ion Beams for Evaluation of the Sputtering Behavior of Various Nanomaterials, ACS Applied Nano Materials, DOI: 10.1021/acsanm.2c00202.

[2] Boldarev, A. S., et al., Gas-cluster targets for femtosecond laser interaction: Modeling and optimization, Review of Scientific Instruments 77, 083112 (2006). DOI: 10.1063/1.2336105.[3] Yamada, I., et al., Materials processing by gas cluster ion beams, Material Science and Engineering R 34 (2001) 231-295. DOI: 10.1016/S0927-796X(01)00034-1.-引用帅哥于《PHI长相阐发 UPN》公家号