应用分享丨平插能谱仪表征用于微电机系统高质量的Al0.75Sc0.25N薄膜
随着各种智能设备的快速发展，一种集成了微小机械结构、传感器、执行器和电子元件的微机电系统（MEMS）获得了更多的关注。本文中研究团队尝试用新的制备工艺在铝氮化物（AlN）薄膜中掺杂钪（Sc）来提高压电响应，从而获得一种适用于微电子机械系统（MEMS）的无铅、与硅微加工兼容的压电材料。
因为 ScN和 AlN容易发生相分离，所以研究团队使用布鲁克FlatQUAD平插式能谱仪来检查薄膜生成后的元素分布情况。布鲁克平插式能谱拥有超大的固体角，在8kV低电压和低束流下也能保持高计数率，从而获得高空间分辨率的图像，对微纳米厚度的薄膜可以轻松表征，助力电子元件和半导体产业发展.
如图1所示，Al 和 Sc 分布和厚度均匀，且没有 ScN 偏析迹象。同时50nm厚的Ti/TiN种子层也清晰可见。进一步使用平插能谱仪对薄膜中的元素进行无标样定量分析，如表1，可见薄层中Al和Sc的原子百分比与掺杂含量一致。能谱定性定量结果证明了该制备工艺的可行性与可靠性。
图1. SEM 图像和元素面分布表征沉积在Ti/TiN 种子层上的 Al0.75Sc0.25N 薄膜横截面。
表1. (Al,Sc)N薄膜无标样定量分析结果（原子比：Al：0.75，Sc：0.25） | ||
元素 | 归一化质量百分比（%） | 原子百分比（%） |
Al | 63.53 | 74.4 |
Sc | 36.47 | 25.6 |
研究人员随后还使用其他实验仪器测试了该材料的压电性能和热释电性，证明了它们在 MEMS 应用中的潜在用途。
更多信息请参阅原文：
Cohen, A., Cohen, H., Cohen, S. R., Khodorov, S., Feldman, Y., Kossoy, A., Kaplan-Ashiri, I., Frenkel, A., Wachtel, E., Lubomirsky, I., & Ehre, D. (2022). C-Axis Textured, 2–3 μm Thick Al0.75Sc0.25N Films Grown on Chemically Formed TiN/Ti Seeding Layers for MEMS Applications. Sensors, 22(18), 7041.
https://doi.org/10.3390/s22187041
平插式能谱仪
布鲁克独有革命性的平插式能谱仪，采用环形四元设计，采集信号数十倍于常规斜插式能谱，具有SEM中更大的X射线探测效率和灵敏度，空间分辨率优于10 nm，是低电压分析纳米特征、低束流分析电子束敏感样品的利器。
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