Profil profondeur de plateau de disque dur en utilisant la spectrométrie de masse Sputtered Neutre par Hiden Analytical

Thèmes abordés

Contexte
Résumé
Présentation
SIMS et SNMS
Analyse Assiette
La quantification
Résultats
Conclusion

Contexte

Hiden Analytical a été fondée en 1981 et est actuellement située dans une usine de fabrication de 2130 m ² à Warrington, en Angleterre, avec un personnel de plus de 50 ans. En tant que société privée, notre réputation est construite sur la création de relations étroites et positives avec nos clients. Beaucoup de ces clients travaillent à la fine pointe des nouvelles technologies - dans les domaines de la recherche du plasma, la science des surfaces, le traitement sous vide et l'analyse des gaz. Afin de maintenir cette réputation Hiden Analytical ont, au fil des années, établi des niveaux exceptionnels d'expertise technique dans ces domaines au sein de notre entreprise.

Résumé

Sputtered spectrométrie de masse neutre est idéalement adapté à l'analyse des films minces, où la condition de composition, l'épaisseur et l'interface peut être déterminée. Dans cet exemple, un plateau de disque dur est analysé, montrant les deux revêtements couche mince et d'épaisseur.

Présentation

Malgré le développement du flash de silicium de la mémoire et les lecteurs optiques, disques durs magnétiques restent le pilier de l'industrie du stockage de données, offrant un accès haut débit et haute fiabilité.

Lecteurs modernes comportent un certain nombre de plateaux circulaires en aluminium ou en verre de construction, sur lequel sont déposés les couches magnétiques et non magnétiques.

La construction générale d'un plateau de disque est montré dans la figure 1. À l'usage, la lecture / écriture tête est séparée de la surface du disque par un coussin d'air généré par l'action de rotation du plateau. Uppermost sur la surface du plateau est une fine couche de polymère qui offre une surface à faible friction dans le cas de la tête du disque est en contact. Sous ce n'est la couche magnétique sur laquelle les données sont écrites. Les domaines fines magnétiques de la couche de données sont séparés de la base plus épaisse magnétique par une barrière non magnétique. Afin d'accueillir la plus grande densité de données des domaines magnétiques dans la couche de données doit être aussi petit que possible, donc la couche de base sert à compléter le circuit (représenté par la ligne fléchée) et de limiter le champ de la région de la lecture / écriture tête seulement.

Figure 1: Coupe transversale type plateau

La figure 2 montre le plateau de disque installé dans un lecteur avec la tête et le montage du moteur avant l'analyse.

Figure 2: Assemblage disque dur

SIMS et SNMS

Les deux SIMS et SNMS utiliser un concentré, mono-énergétiques, faisceau d'ions chimiquement pur typiquement de 10 à 10 keV à pulvérisation éroder la surface en cours d'analyse. Une petite fraction de la matière pulvérisée est ionisé en raison du processus de pulvérisation elle-même et, dans l'ISSM , ce sont ces ions qui fournissent les informations sensibles dont la technique est connue. Etre une technique de spectrométrie de masse de tous les éléments et isotopes peuvent être détectés, et dans des conditions favorables à la limite de détection peut être dans la région ppb.

Cependant, parce que le mécanisme d'ionisation pour l'ISSM se produit à la surface de l'échantillon, il est fortement dépendant de la chimie locale et de la fraction ionisée peut varier de plusieurs ordres de grandeur. Cela rend l'ISSM idéal pour l'analyse de traces dans les matériaux de la matrice connue, mais la quantification dans les matériaux de changer la matrice peut être complexe.

L'importance de RSF pour cette analyse particulière (Ni, Cr, Co) ont été obtenus à partir de l'échantillon en alliage Hastelloy C à haute température (NIST SRM C2402 - Hastelloy7C). Pour simplifier, on suppose que le substrat est composé entièrement d'aluminium. Toutefois, si nécessaire, la composition de l'alliage du substrat pourrait également avoir été déterminée.

Le profil de profondeur SNMS est quantifié de façon très similaire à ceux obtenus à partir des spectroscopies d'électrons. Il est supposé que tous les éléments dans le matériau sont surveillés et puis, après l'application de la RSFS, cette somme de la concentration atomique de 100%. En outre, les changements dans le signal total de refléter la variation dans les taux d'érosion, donc, en première approximation, le profil en profondeur SNMS peut être calibré à la fois dans la concentration et la profondeur en utilisant les valeurs de la bibliothèque. Ceci est un avantage majeur sur l'ISSM pour l'analyse des matériaux à gradient et des interfaces.

Pour l'étalonnage de profondeur plus précis de la profondeur du cratère terminal est mesurée en utilisant la microscopie d'interférence soit ou un profilomètre à stylet. Dans ce cas particulier la microscopie d'interférence a été employée.

Résultats

Les profils de profondeur montrent une structure similaire à celle attendue. A la surface est une couche très riche en carbone qui agit pour protéger la couche magnétique de données sous de l'atmosphère et les contacts accidentels par la lecture / écriture.

La couche magnétique est composé d'un Co (65%) Ni (7%) Cr (27%) en alliage d'environ 40 nm d'épaisseur. Ceci est séparée de la couche de base magnétique par un intercalaire 100nm d'épaisseur de 93% de Cr. Sous la couche intermédiaire est une co 8ìm (25%) Ni (35%) Cr (40%) la couche de base épaisse qui sert à compléter le circuit magnétique de la tête. Les chiffres ci-dessus sont donnés en pour cent atome, cependant, ceux-ci peuvent être facilement être converti en pour cent en poids des chiffres les plus fréquemment donnée dans les données en alliage de composition.

Conclusion

SNMS impact d'électrons sur le poste de travail Hiden SIMS peuvent fournir des profils de profondeur quantifiés élémentaire des alliages utilisant facilement obtenu, non correspondant à la matrice de matériaux de référence,.