用SEM测超薄薄膜厚度,如何制样才能保证导电性足够好?

用SEM测超薄薄膜厚度,如何制样才能保证导电性足够好?,第1张

想准确测定厚度还是很麻烦的,关键就在于制样,关于镀层或者薄膜厚度的测定有相关标准的,标准名称我不太记得了,改天给你发过来也行(如果需要),大概意思是说在要测的镀层外面再镀一层镍,然后把材料固化在树脂中,再做截面,或者抛光,然后再测定,关键是不要破坏镀层.关于SiO2不导电的问题,喷金或者喷碳就可以解决.

滤膜孔径的测定微孔滤膜的孔径分离效率是关键所在,所以评价滤膜孔径甚为重要。

目前大致采用以下方法:

一、直接测量法

1.直接法测膜孔径

(1)电子显微镜

扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)电子显微镜表征膜的孔径、孔径分布及膜的形态结构。

制样至关重要。湿膜样品要经过脱水、蒸镀、复型等处理。

逐级脱水法:膜样品用5%饿酸固定,然后在提取器中用CCl4或乙醇逐级脱水,再用环氧树脂包埋固化,最后用超薄切片机切成薄片。适用透射电子显微镜的观察。

低温冷冻脱水法:膜样品放在液氮或其他低温介质中冷冻,使膜样品中的水急速冷冻为细小的结晶,然后在低温(至少低于-60°C)和低真空下,使冷冻的结晶逐级升华。这样制备的膜样品不收缩,经镀金或复型,可用电子显微镜观测。

微滤膜的孔径为0.05-10m,扫描电镜可分辨。

超滤膜的孔径为1nm-30mm,扫描电镜的分辨率低于5-10nmnm,所以采用扫描电镜观测超滤膜的结构是困难的。

透射电镜的分辨率比扫描电镜要高得多,约为3-4A正确制样,高分辨率的透射电镜可以观测超滤膜的表面细微结构。

环境扫描电子显微镜(ESEM),克服了常规SEM的局限性。使湿的、油性的、脏的和不导电的样品不经处理就可直接上机观测。

二、间接测量法

间接法是利用与孔径有关的物理现象,通过实验测出相应的物理参数,在假设孔径为均匀直通圆孔的假设条件下,计算得到膜的等效孔径,主要方法有泡点压力法、压汞法、氮气吸附法、液液置换法、气体渗透法、截留分子量法、悬浮液过滤法。

泡点法:

原理

当气体通过充满了液体的膜孔时,若气体的压力与膜孔内液体的界面张力相等,则孔内的液体逸出,即得泡点压力与膜的孔径之间关系:

泡点压力所对应膜的最大孔径。实测时,膜应被液体完全润湿,否则将带来误差。

亲水性膜采用水为润湿液体;疏水性膜采用醇为润湿液体。

测定步骤

a将样品平行于液面浸入蒸馏水中,使其完全湿润b将滤膜置于测试池上,压上光滑的多孔板c在多孔板上加入3-5mm深的水d开通气源,使压力缓慢上升,当滤膜表面出现第一个气泡并连续出泡时的气体压力值,带入公式可求出样品最大孔径值。

e气泡出现最多时的压力值,带入公式可求出样品最小孔径。

f由最大孔径与最小孔径即可算出平均孔径。

(1)电镜法比较直观,但属破坏性检测,也只能得到局部信息

(2)泡压法(又称气体渗透法)只局限于测定膜孔中的最大孔径,用于小孔径超滤膜的测定时所需压力远高于膜的使用压力,故一般认为只适用于微滤膜的测定。

扫描电镜的试样制备是一个非常重要的老问题,特别是场发射扫描电镜观察过程中的非导电试样的制备方法,制备方法不正确就会出现一些假象.本文主要讨论了与SEM图像质量相关的因素,例如加速电压、镀膜厚度、试样尺寸及固定方法等,举例说明了选择最佳条件在无机非金属材料研究中的应用.镀膜是解决非导电试样荷电现象的主要方法,也可以提高图像质量,但往往产生假象,对场发射扫描电镜试样要特别注意镀膜材料和镀膜厚度.镀膜材料要根据试样材料和放大倍率选择,在一万倍以下观察图像时,可以蒸镀金膜,用场发射SEM观察高倍图像时,应蒸镀厚几nm的难熔金属Pt或者Pt-Pd合金.


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