[发明专利]一种用于InP、GaN中痕量杂质浓度及分布的SIMS优化检测方法

权利要求书

1.一种用于InP、GaN中痕量杂质元素浓度及分布的SIMS优化检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、在试样表面转移石墨烯；

步骤2、将表面转移石墨烯的所述试样放置于二次离子质谱仪的样品腔室内，并抽真空；

步骤3、从所述试样溅射出二次离子；

步骤4、调节提取电压的脉冲宽度以及每个循环周期的分析帧数；

步骤5、通过所述二次离子质谱仪内的质量分析器收集所述二次离子；

步骤6、通过所述质量分析器和检测器对所述二次离子进行分析获得质谱图和二次离子深度分布图像；

步骤7、根据所述质谱图和所述二次离子深度分布图像获得所述试样中痕量杂质元素的检测结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，转移石墨烯方法为机械剥离法。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，试样表面的石墨烯的厚度为10～20纳米。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，抽真空后所述样品腔室的真空度为1.0×10^-8Pa～5.0×10^-8Pa。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3通过使用氩气团簇离子束和氧离子束共同轰击所述试样从所述试样溅射出二次离子。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤3中，氩气团簇离子束的能量范围为5keV～15keV，束流强度范围为1×10^-5A/cm²～5×10^-5A/cm²，扫描面积范围为250×250μm²～1000×1000μm²，分析面积范围为20×20μm²～100×100μm²，离子入射角度为45度，溅射速度范围为0.3nm/s～1nm/s；氧离子束的能量范围为500eV～1000eV，束流强度范围为1×10^-4A/cm²～5×10^-4A/cm²，扫描面积范围为250×250μm²～1000×1000μm²，分析面积范围为20×20μm²～100×100μm²，离子入射角度为45度,溅射速度范围为0.3nm/s～1nm/s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤4中，提取电压的脉冲宽度范围为20ns～40ns，每个循环周期的分析帧数范围为5～20。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤5中，二次离子的收集面积与使用氩气团簇离子和氧离子共同轰击试样时形成的溅射坑之间具有如下关系：溅射坑的边长D和收集面积的边长L之间满足D≥L+4φ，其中，φ为氩气团簇离子束直径，

其中，所述收集面积满足以下公式：A＝(R·X+d)*(R·Y+d)，其中，A为收集面积，R为氩气团簇离子的离子束直径，X为X方向的窗口比例，Y为Y方向的窗口比例，d为由传输透镜和场光阑确定的直径。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7包括：

步骤701：根据所述质谱图获得所述试样中痕量杂质元素的种类：

根据所述质谱图中各个峰的质荷比，确定各个峰对应的杂质元素的种类；

步骤702：根据所述二次离子深度剖析图获得所述试样中痕量杂质元素的浓度与深度之间的关系：

根据二次离子深度分布图像中二次离子强度与溅射时间的曲线关系，利用以下公式计算得出深度以及痕量杂质元素的浓度：

深度＝溅射时间×溅射速度；

痕量杂质元素的浓度＝(二次离子信号强度÷参考信号强度)×相对灵敏度因子；

通过三维模拟的方式，根据计算得出的深度以及痕量杂质元素的浓度，模拟出试样中痕量杂质元素的浓度与深度之间的关系。