阳亚铁铁正阴化合物溅射源，有所作为看起来阐发技能（如XPS、AES和TOF-SIMS）的核心器件一个，不只会净化后的试样看起来，还能的帮助深度1降解，抨击试样的含义设计。，并按照组合溅射阳亚铁铁正阴化合物的电子层结构/份子数为，可将阳亚铁铁正阴化合物溅射源有单阳亚铁铁正阴化合物源（如：Ar+、Xe+、O2+）和团簇阳亚铁铁正阴化合物源（如：C60、GCIB（Gas Cluster Ion Beam））。此中，GCIB是由上百以至于千余个其他气体电子层结构/份子（如Ar-GCIB）组合的阳亚铁铁正阴化合物束，它可以即使即使以越来越低的单电子层结构人体脂肪停止工作蚀刻，保持试样看起来的平展化科技成果。正因如斯，GCIB在三聚氰胺树脂物刻蚀方向因而低毁伤表现而深受推崇。所以，提供大团簇长度的GCIB难于对铝合金关闭刻蚀，浅显讲便便刻的没劲，促使GCIB在长度葡萄糖氧化空间布局由铝合金/有机物/有机物层交错的杂化数据表格（如：光电器件元器件封装、钙钛矿）时针对庞大汽贸挑衅。当要些阐发之类有机物/有机物杂化数据表格长度标主要目的的酚类化合物信息内容时，单分子Ar +（溅射毁伤过大）和提供大长度的GCIB（溅射极限运行速度太低）都不了市场机制要用的靠受得了的数据表格（见图1）。可比性，管控GCIB团簇长度哪一想法的被提起，经过程序压缩GCIB团簇长度体例来更具其溅射就要够，如此既提取了对有机物物低溅射毁伤的就要够，又因单独分子热量的更具而提升对铝合金/有机物物的溅射极限运行速度。如斯，小簇的GCIB可保持对有机物/有机物杂化打样定制的要用长度阐发。

图1. 差别尺寸离子束溅射的感化深度表示图。[1]

Ar-GCIB机制是由团簇生来室和电离室产生，其世界任务理的成语右图2一样。在标准化平均气温下，提前录取势必压强（往往在1~10×105 Pa）的高纯氩气进到居于真空系统实力的团簇生来室。当氩气在经过椎型喷管时，因喷管直径小（往往在十多~好几百um），因受喷管两只都存在无穷的的压强差和平均气温差，导致氩气氧原子被加大速度到超音速，并在隔热内缩多线程中迅速冷却塔到大于其熔点平均气温(87.1 K)，因而产生慎密的气团份子（即团簇）。喷管的高低外貌/大小后果着汽体团簇的束流规格、大小和大小遍布、产生请求效力等， 硬性喷管直径越大, 越能增进友谊大团簇的生来。自后，这一些团簇束进到电离室，被网络轰击电离，整体变为为带正自由电荷的团簇铁化合物。团簇铁化合物再依靠多线程拆分透镜加大速度准确把握，并颠末Wien过滤水器消弭单个铁化合物或一定最轻的团簇份子铁化合物。紧跟着着，在产品出口处颠末交变电场偏转板，也有用清除一般的中性塑料再生颗粒，成效将纯净的团簇铁化合物束准确度地准确把握到仿品外形。一直以来，氩气依靠多线程喷管隔热内缩、网络精准打击电离、加大速度、准确把握到冲撞到仿品外形这一系统步奏，保持Ar-GCIB溅射的全多线程。

图2. Ar-GCIB离子源的构成表示图。[1]

Ar-GCIB的溅射就可以太大水平面上衡量于团簇的粗细试述造谣、亚铁离子束精力。在氩气团簇与相貌邂逅、解离后，每一项个氧分子的不匀精力往往在几eV数量内。钢巴精力同是10 KV 的Ar2000+和 Ar1000+团簇中单一个氧分子的不匀精力离别时为5 eV和10 eV。明显的，调节作用Ar-GCIB团簇的尺码可适应其溅射就可以。

图3. 团簇尺寸取决于气体温度、气体压力和喷嘴外形(孔径直径、角度)。[2]

由图3而定，Ar-GCIB团簇的图片长宽高首选受喷水嘴的造型（孔经d和方向角α）、汽体温差（T）、汽体压强（p）等身分会影响。[2] 在喷水嘴功能分区不变，避免后期使用时出现晃动影响体验效果的情况下，通过多线程改善Ar汽体水压和温差才可以说不定放肆Ar团簇的图片长宽高（如图已知4随时），GCIB才有才可以说不定在每条个分子上市场均衡最大建设规模的正能量散播谣言，若想对一些冗杂的材质暂停有溅射。

图4. 气体压强（p）和温度（T）对Ar-GCIB团簇尺寸（  均匀N ）的影响。[3]

另，Ar-GCIB团簇的的面积与遍布还遭受电离能、束流能量转换、萃取法器电阻值和聚束透镜等关头运作设置成的后果。是以，在真实感再生利用的进程中，顾客在对团簇不足道的管控和挑选到上相当无限修改，其首要任务因何是已损坏直接手碗来肯定会真实感作用于样件形象的Ar-GCIB团簇详情的面积。为着降服某一有难度，ULVAC-PHI企业奠定了创新的GCIB采集风险管理标准（参看图5），该采集风险管理标准应有了测量团簇长度规格的功用。如同6提示，为着显然该采集风险管理标准的团簇细节分散，在团簇双曲线活跃导轨能装置一堆个腾飞情况下(ToF)质谱采集风险管理标准。途经过程ToF手艺人和零丁的“GCIB ClusterSize"软文，就可以即便以不会绞碎正空的环镜下测量ToF质谱，因而魔鬼司令测量实际情况发生的的团簇铁阴阳阴阳阳离子的长度规格。以此，可在对样机阐发开始之前标记天生就的团簇铁阴阳阴阳阳离子，途经过程研究生调剂铁阴阳阴阳阳离子极品装备叁数和测量团簇的长度规格分散，以刷快应有目标长度规格和卡路里的团簇铁阴阳阴阳阳离子。

图5. Ar-GCIB在XPS体系上团簇尺寸的丈量道理图。[1]

图6.PHI自立研发的GCIB团簇尺寸丈量东西：2套电子配件和零丁软件

如图已知7如图所示，所经守护进程ULVAC-PHI自理技术创新工具会虽然隐性地、迅速地仗量相差其他气体压强下Ar-GCIB的尺寸图遍布和各自独立共价键的透亮能量消耗。

图7. 现实丈量的差别气体压强下Ar团簇的尺寸和对应单个原子的能量

Ar-GCIB的溅射进行起来要其实经过tcp连接回收利用相差粗细的亚铁阳离子簇已停专业调剂。打比方，接受相差长宽高的Arn+（n=1，500，850，1200，2000）离别时对SiO2、NiOx和 TiO2的微米素材已停的深度溶解。图8的XPS科技成果要能了Ar+和相差长宽高的Ar-GCIB对样品英文的刻蚀进行起来，比较是对Ni水分子， Ni0、Ni2+和Ni3+测值随团簇长宽高的压缩而减少，表明接受较小长宽高的团簇溅射时，轮廓线Ni被恢复正常，且Ni 2p的下调愈来愈繁重。然而确知，长宽高较小的亚铁阳离子簇要其实增加其在硅化物物上的溅射时速，且较之于单水分子Ar+，溅射毁伤当然也有所减缩，其毁伤能力因素材而异。

图8. 样品别离在单原子Ar+和Ar-GCIB溅射前后的XPS谱图：Ni 2p（a）、氧化镍的O 1s(b)、TiO2的Ti 2p(c)。Ar-GCIB对a和c样品的溅射深度为～10nm。[1]

肯定，在ULVAC-PHI长相阐发实验仪器（如PHI GENESIS XPS）上快速设有武器陈设是可以和和精确测量团簇尺码的控件，是可以和对Ar-GCIB其他自界说规格下所时有发生的团簇化合物立即暂停检定。在对打样定制立即暂停长度溶解以后，虚幻的团簇群尺码杀伤是如图所示的。此类团簇尺码精确测量零配件是可以和当上座谈改善GCIB快速设有的要用東西，以动态平衡新款纳米技术档案资料和复杂化掺杂打样定制的溅射毁伤和溅射快慢。

参考文献

[1] Chang, H. S., et al., X‑ray Photoelectron Spectroscopy Equipped with Gas Cluster Ion Beams for Evaluation of the Sputtering Behavior of Various Nanomaterials, ACS Applied Nano Materials, DOI: 10.1021/acsanm.2c00202.

[2] Boldarev, A. S., et al., Gas-cluster targets for femtosecond laser interaction: Modeling and optimization, Review of Scientific Instruments 77, 083112 (2006). DOI: 10.1063/1.2336105.[3] Yamada, I., et al., Materials processing by gas cluster ion beams, Material Science and Engineering R 34 (2001) 231-295. DOI: 10.1016/S0927-796X(01)00034-1.-引用于《PHI本身阐发 UPN》公家号