歐波同第三方檢測|氬離子拋光技術在鍍膜樣品中的應用

氬離子拋光技術是對樣品表面或者截面進行拋光，得到表面光滑無損傷的樣品，能夠觀察到樣品內部真實結構。Gatan公司生產的精密刻蝕鍍膜系統——PECS II 685（圖1），是集拋光和鍍膜於一體的氬離子拋光設備，它採用兩個寬束氬離子束對樣品表面進行拋光。685可以做普通的拋光方法無法解決的問題：a.氬氣的工作氛圍，可以有效保護容易氧化或者對水蒸氣特別敏感的材料；b.樣品臺採用液氮製冷方式，可以有效的保護熱敏感的樣品，避免離子束熱損傷；c.685自帶的精確到納米級別的鍍膜功能，可以有效解決容易氧化且導電性特別不好材料的SEM/EDS/EBSD等的分析。下面我們通過兩個案例來說明為什麼氬離子拋光技術在鍍膜領域的應用是無可替代的。

圖1  精密刻蝕鍍膜系統PECS II 685 

例1：光伏作為我國戰略性新型產業，其發展牽動著我國的方方面面。光伏玻璃為目前光伏產業鏈上電池組件封裝環節使用的必須輔助材料之一，整個光伏玻璃的發展與光伏產業的發展密切相關。所謂光伏玻璃是指在超白壓延玻璃上鍍一層減少反射的材料即減反膜，作用是減少或者消除透鏡、稜鏡、平面鏡等光學表面的反射光，增加這些原件的透光量。因此對減反膜的研究顯得尤為重要。圖2是觀察某公司生產的光伏玻璃上減反膜的厚度。圖2（a）顯示普通制樣無法準確觀察到減反膜厚度，而利用精密刻蝕鍍膜系統PECS II 685製備的樣品不僅可以準確測量膜的厚度還可以觀察到其真實形貌：這是一種厚度約180 nm的具有多孔結構的膜，見圖2(b)。

 

圖2  普通制樣及氬離子拋光制樣觀察減反膜（a普通制樣；b PECS II 685制樣）

例2：以聚碳酸酯為基底，在上麵包覆TiO₂/SiO₂交替膜共8層，每層膜厚度只有50 nm左右，普通制樣根本無法觀察到膜結構，更無法觀察8層交替膜。我們同樣使用PECS II 685進行制樣，由於樣品不導電且容易被氬離子束打傷，故同時利用PECS II 685的冷臺、刻蝕、鍍膜功能，在同一真空環境下對樣品進行拋光和鍍膜，利用蔡司的Sigma 300場發射掃描電鏡清晰觀察到8層TiO₂/SiO₂交替膜，見圖3。

 

圖3  PECS II 685製備TiO₂/SiO₂交替膜 

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