前沿科研解决方案

纳米级薄膜
精确测量

利用NS-20 Max膜厚仪实现原子级精度的薄膜测量,支持新型超导材料、微流控芯片等前沿科研领域的纳米级薄膜表征。

纳米级薄膜精确测量

测量原理

光学反射式膜厚测量技术原理

光学反射式膜厚测量仪利用垂直入射的高稳定宽波段光入射到样品表面,在各膜层之间产生光学干涉现象,反射光经过光谱分析以及回归算法可计算出薄膜各层的厚度。适合测量纳米级至微米级的透明或半透明膜层的厚度、反射率、折射率等参数。

图表 1: 光学膜厚测量原理示意图

光学干涉原理示意图

应用案例

NS-20 Max在前沿科研领域的实际应用

微流控芯片PFPE薄膜测量

应用背景

全氟聚醚(PFPE)涂层可通过化学键合或物理吸附等方式对生物基因检测芯片的表面进行修饰,调节芯片表面的亲疏水性,使其能够更好地满足检测过程中的各种要求,如有利于样本的均匀分布、减少样本的非特异性吸附等,从而提高检测的准确性和灵敏度。

全氟聚醚涂层厚度与摩擦系数、液体承载能力、抗磨损能力等有着重要的关联,因此厚度测量至关重要。

测量结果

悉识科技NS-20 Max膜厚仪针对10~20 nm的PFPE涂层厚度测量结果如下:

PFPE薄膜厚度测量结果

新型超导薄膜测量

应用背景

2025年,中国科学家团队在NiO(氧化镍)基底上成功实现了原子级逐层控制合成了高质量的(La, Pr)₃Ni₂O₇外延薄膜,并观测到零电阻与完全抗磁性两项超导体的标志性特性,这为镍基超导材料的研究和应用提供了新的思路和方法。

利用分子束外延技术(MBE),在高真空环境下,将氧化镧的组成元素分别作为束源,在NiO基底上逐层沉积,通过精确控制沉积率和生长温度等参数,实现原子级精度的薄膜制备。这里的膜厚控制需要非常高的准确度和实时性。

测量优势

悉识科技的反射式膜厚仪可集成在真空中实时测量0.1纳米的厚度变化,为科学探究高温超导特性提供了可靠的测量基础。

NiO基底上LaO厚度测量结果

技术优势

NS-20 Max在纳米级薄膜测量中的独特优势

与XRR仪器对比

测量不同厚度的LaO薄膜,与XRR(X射线反射率)仪器对比测量结果如下。值得注意的是,NiO基底是半透明的,其折射率与LaO比较接近,这对于常规光学测量厚度是极其困难的。

可以看出针对数个纳米的超薄厚度,悉识科技的反射式膜厚仪的测量偏差在1纳米以内,这得益于悉识科技的高稳定性算法与光学方案。

NS-20 Max与XRR测试LaO膜厚对比

真空原位测量能力

对比XRR技术,在数纳米厚度的测量精确度上光学膜厚仪是有差距的,但是悉识科技光学膜厚仪可以方便地集成在真空原位测量环境中,或者是真空连接腔体中,可以实现边生长边测量,进一步提高科学家探索新型材料的实验效率。

原子级精度测量,0.1nm分辨率
真空环境集成,原位实时测量
高稳定性算法,复杂基底测量
边生长边测量,提高实验效率

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