[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

说明书

本发明公开了一种用于InP、GaN中痕量杂质元素浓度及分布的SIMS优化检测方法，属于材料检测技术领域。该方法包括以下步骤：在试样表面转移石墨烯；将试样放置于二次离子质谱仪的样品腔室内，并抽真空；从试样溅射出二次离子；调节提取电压的脉冲宽度以及每个循环周期的分析帧数；收集所述二次离子；对二次离子进行分析获得质谱图和二次离子深度分布图像；根据质谱图和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。本发明的技术方案的可检测的痕量杂质元素种类多，体浓度检测极限可以达到ppb级，杂质元素测试精度可达10％以下，杂质元素分布的分辨率＜10nm。

技术领域

本发明涉及材料检测技术领域，尤其涉及一种用于InP、GaN中痕量杂质浓度及分布的SIMS优化检测方法。

背景技术

第2代半导体材料InP具有高的电光转换效率；电子迁移率高，易于制成半绝缘材料，适合制作高频微波器件和电路；工作温度高(400-450℃)；具有强的抗辐射能力；作为太阳能电池材料的转换效率高等。这些特性决定了InP材料在固1态发光、微波通信、光纤通信、制导/导航、卫星等民用和军事等领域的应用十分广阔。第3代半导体材料GaN具有高击穿电场、高热导率、明显高于其他半导体材料的电子饱和速率和极佳的抗辐射能力,非常适合制作高温、高频和大功率电子器件，其功率密度可达到第2代GaAs材料的10倍。另外，由于其光学带隙较宽，可用于制备蓝绿光与紫外光发光器件以及短波长激光器、微波功率器件等。

然而，第2、3代半导体也存在一些问题，比如半导体中的杂质，严重影响了其作为器件的性能。但是目前并没有一种检测方法或手段能对InP、GaN中痕量杂质元素进行SIMS优化检测。

发明内容

本发明提供一种用于InP、GaN中痕量杂质浓度及分布的SIMS优化检测方法，可以对InP、GaN中痕量杂质元素进行SIMS优化检测。

本发明提供一种用于InP、GaN中痕量杂质元素浓度及分布的SIMS优化检测方法，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。

进一步的，在所述步骤1中，转移石墨烯方法为机械剥离法。

进一步的，在所述步骤1中，试样表面的石墨烯的厚度为10～20纳米。

进一步的，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。

进一步的，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。