Caractérisation des matériaux

Différentes approches analytiques nécessitent différents services de caractérisation des matériaux. Les laboratoires EAG utilisent sur 30 différentes méthodes de caractérisation des matériaux pour apporter des réponses à leurs clients. En général, la technique ou la série de techniques utilisées pour un problème donné sont sélectionnées en fonction des informations nécessaires et de la forme de l'échantillon. La plupart des techniques courantes sont destinées à l'analyse d'échantillons solides, bien que l'échantillonnage de liquides et de gaz soit également possible.

Les services de caractérisation des matériaux d'EAG peuvent être appliqués à:

• Recherche et développement: pour la recherche fondamentale et le test de nouveaux concepts et matériaux
• Développement de processus: pour tester de nouveaux processus, conceptions et outils
• Production: pour qualifier les matériaux entrants; surveillance; Contrôle de qualité
• Amélioration des processus: pour surveiller les modifications des processus et les performances ultérieures
• Analyse des défaillances: étudier les problèmes d'analyse de la contamination / des défauts; identifier les sources de contaminants; pour de bonnes / mauvaises comparaisons

Dans certains cas, le matériau d'intérêt a déjà été identifié, mais des informations supplémentaires sur des propriétés spécifiques sont nécessaires, par exemple la netteté de l'interface, la distribution en profondeur d'un élément particulier, la morphologie, la structure cristalline, l'épaisseur, la contrainte et la qualité (ou de nombreuses autres caractéristiques) . Dans d'autres cas, le matériau ou le composant d'intérêt n'a pas été identifié et n'est pas bien caractérisé. Des informations sont requises sur l'identité et la composition du matériau.

Dans les domaines suivants, les méthodes de caractérisation des matériaux peuvent être très utiles:

Analyse en couche mince

L'analyse des couches minces couvre une gamme de scénarios possibles qui influencent fortement le choix des techniques utilisées:

• L’épaisseur du film peut aller de l’angström / Å (10^-10 m), dans la gamme micron / µm (10^-6 m) jusqu'à millimètre / mm (10^-3 M).
• La sensibilité des mesures varie selon les techniques, de la plage du pourcentage atomique à des parties par milliard (ppb).
• La zone d'analyse latérale pourrait avoir une taille illimitée ou être très limitée.

Les films peuvent généralement être analysés de deux manières: verticalement, de haut en bas ou de bas en haut; ou horizontalement en coupe. Des analyses descendantes à la surface peuvent fournir des informations sur la rugosité, la morphologie, la composition de la surface et les contaminants. Une pulvérisation ultérieure peut révéler des informations supplémentaires, telles que l'épaisseur, la composition, la distribution verticale des éléments et les niveaux de dopants et de contaminants. Les analyses en coupe peuvent révéler l'épaisseur de la couche, la taille des grains et la cristallinité.

Profiling Profiling

Les profils de profondeur sont des graphiques montrant la concentration (axe des ordonnées) par rapport à la profondeur (axe des abscisses). Ils peuvent être obtenus en surveillant en permanence des espèces spécifiques présentant un intérêt pour la profondeur (par exemple, SIMS), ou par étapes en retirant le matériau, en mesurant puis en répétant le processus (par exemple, XPS or vrille). L'épaisseur des couches d'intérêt et les limites de détection requises (ou réalisables) sont des facteurs importants pour déterminer la ou les meilleures techniques pour un échantillon donné.

S'ils ne sont pas correctement exécutés et interprétés, des artefacts et des erreurs peuvent être introduits dans les profils de profondeur en raison de la complexité potentielle de la mesure et de l'échantillon. EAG comprend parfaitement comment acquérir des profils de profondeur dans des conditions optimales sans introduire d'artefacts inutiles, sur la base de nombreuses années d'expérience sur de nombreux types d'échantillons. De même, une interprétation correcte et précise des données, également fournie par EAG, est également extrêmement importante.

Cristallinité

Bien que la plupart des techniques analytiques de caractérisation des matériaux fournissent des informations élémentaires ou moléculaires à partir d’un échantillon, la diffraction des rayons X (XRD) est unique en ce qu'il fournit une grande variété d’informations sur la structure, la phase cristalline (polymorphes), l’orientation préférentielle des cristaux (texture) et d’autres paramètres structurels tels que la taille des cristallites, le pourcentage de cristallinité, les déformations, les contraintes et les défauts cristallins.