二次离子质谱(SIMS) | 表征掺杂浓度的近似含量，到底有什么过人的优势？
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目前在元素掺杂领域，对于体相的掺杂量很难进行分析，且分析手段有限，我们所熟知的XPS，可以通过刻蚀不同的深度进行刨析体相掺杂浓度的含量。
为了进一步研究体相内掺杂掺杂浓度的变化，我们在这里介绍SIMS技术应用于表征掺杂浓度的近似含量。
是一种表面分析技术，基于一次离子于样品表面的相互作用。其原理是带有几千电子伏的能量的一次离子束入射样品表面。
在做作用区域发出不同粒子，包括二次电子，中性微粒、二次离子、反射离子等，如下图1所示，通过不同探测器采集不同微粒可得到不同信息，收集二次离子通过质量分析器后可得到样品表面成分信息的质谱，即为二次离子质谱。
图1 SIMS的原理。
动态的SIMS：入射电流高（10 mA/cm2）,入射源离子浓度是大于1014atoms/cm。对表面动态破坏作用（剥离速率100 um/h），产生二次离子比率高，检测灵敏度高，适合深度刨析。
静态的SIMS：入射电流低（1 nA/cm2）,入射源离子浓度是大于1012-1013atoms/cm。只作用（剥离速率0.1 nm/h），几乎对表面没有破坏。
因脉冲模式分析，且电流小，产生二次离子比率低，灵敏度于动态的低。但成像和表面分析能力强。
使用一次脉冲离子轰击固体样品表面，通过表面激发出二次离子的飞行时间测量其质量，以表征表面的元素组成、分子结构、分子键链等信息，如图2所示。
图2 TOF-SIMS的原理。
注：优异TOF-SIMS的原理是基于二次离子飞行的时间来展现二次离子的信息，因此，每次的初始离子源入射表面都应在在同一个起点，避免距离不同而导致的错误分析，因此只能使用脉冲模式，而不能使用动态模式。
参考：
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