Профиль Глубины Диска Жесткого Диска используя Sputtered Нейтральное Массовое Спектрометрирование Hiden Аналитически

Покрытые Темы

Предпосылка
Сводка
Введение
SIMS и SNMS
Анализ Диска
Квантификация
Результаты
Заключение

Предпосылка

Hiden Аналитически было основано в 1981 и в настоящее время расположено в промышленное предприятие² 2,130m в Warrington, Англии с штатом над 50. Как a приватно - имеемая компания наша репутация построена на создавать близкие и положительные отношения с нашими клиентами. Много из этих клиентов работают на передовой линии новой технологии - в полях исследования плазмы, поверхностной науки, обрабатывать вакуума и анализа газа. Для поддержания этой репутации Hiden Аналитически имейте, над летами, установленные исключительнейшие уровни технических знаний и опыт в этих зонах внутри наша компания.

Сводка

Sputtered Нейтральное Массовое Спектрометрирование идеально одето к анализу тонких фильмов где условие состава, толщины и интерфейса может быть решительно. В этом примере проанализирован диск жесткого диска, показывая и тонкие и толщиные покрытия слоя.

Введение

Несмотря На развитие внезапной памяти кремния и оптически приводов, магнитные жёсткие диски остают оплотом индустрии хранения данных, обеспечивающ высокоскоростной доступ и высокую надежность.

Самомоднейшие приводы состоят из нескольких круговых дисков или алюминиевой или стеклянной конструкции, на которые депозированные магнитные и немагнитные слои.

Общая конструкция диска диска показана в диаграмме 1. В пользе, прочитанные/пишут головку отделены от поверхности диска валиком воздуха произведенным закручивая действием диска. Uppermost на диске поверхность тонкий слой полимера который обеспечивает низкую поверхность трением в случае если головка диска кашется. Под этим магнитный слой на который данные написаны. Точные магнитные домены слоя данных отделены от более толщиного магнитного основания немагнитным барьером. Приспособить самую высокую плотность данных магнитные домены в слое данных должны быть как можно малы, таким образом подачи низкопробного слоя для того чтобы замкнуть цепь (показанная как arrowed линия) и ограничить поле к прочитанной зоне/пишут головку только.

Диаграмма 1: Типичное поперечное сечение диска

На Диаграмму 2 показано диск диска установленный в привод с агрегатом головки и мотора до анализа.

Диаграмма 2: Собранный жесткий диск

SIMS и SNMS

И SIMS и SNMS используют сфокусированный, моноэнергетический, химически чистый луч иона keV типично 1-10, котор нужно sputter выветриваются поверхность под анализом. Малая часть sputtered материала будет ионизированные должными к процессу самому sputtering и, в SIMS, это эти ионы которые обеспечивают конфиденциальную информацию для которой метод знан. Быть методом массового спектрометрирования все элементы и изотопы может быть обнаружен, и в благоприятных условиях предел обнаружения может находиться в низкой зоне ppb.

Однако, потому что механизм ионизацией для SIMS происходит на поверхности образца, он зависел сильно на местной химии и ионизированная часть может поменять много порядков величины. Это делает идеал SIMS для анализа следа в материалах известной матрицы но квантификация в материалах изменяя матрицы может быть сложна.

SNMS отжимает «влияние матрицы» путем отделять случаи sputtering и ионизацией. Даже в высоком ионе производить ситуациям часть ионов редко превышает 1% из sputtered материала, поэтому нейтральный поток очень более репрезентивн состава образца. Ионизация для SNMS происходит в клетке бомбардировки электронами на фронте анализатора который значит что вероятность ионизацией константа и не зависит на химии образца.

Квантифицировать SIMS важно что опорный материал как подобен к неисвестню как возможное и должен определенно быть такого же материала матрицы.

Для SNMS этот соответствовать матрицы опорных материалов ненужен, по мере того как факторы тарировки не изменяют с матрицей, поэтому, необходимые факторы чувствительности могут быть решительно металлом формы легко доступным и керамическими образцами опубликованного состава.

В добавлении, SNMS идеально для анализа изоляторов, по мере того как нейтральные виды без изменений образцом поручая, однако, компенсация обязанности все еще целесообразна для поддержания последовательных основных условий луча.

Ионизированные вторичные частицы проанализированы и обнаружены в массовом спектрометре. На очень низком анализе токов пучка лучей иона ограничивает к верхнему немногие монослои - превосходные для обнаружения загрязнения поверхности. По Мере Того Как доза луча иона увеличена и sputtering будет более агрессивныйым, затем более глубокие слои подвергаются действию и концентрация по мере того как функция глубины может быть решительно.

Используя сфокусированный луч иона, и SIMS и SNMS будут пространственно разрешающ и изначальные изображения можно записать.

Анализ представленный здесь был сделан используя рабочее место Hiden SIMS, полную и сильно гибкую аппаратуру квадруполя SIMS/SNMS оборудованные с пушкой иона газа IG20 и анализатором СЕНТЕНЦИИ SIMS/SNMS.

Анализ Диска

Диск диска извлекался от привода и зоны образца отрезанных от его (квадрат приблизительно 1cm от центра зоны хранения данных) используя гильотину мастерской. Никакая более добавочная подготовка образца необходима и часть была установлена в стандартном держателе Рабочего места SIMS.

По Мере Того Как ничего было знано о составе этой определенной поверхности диска первый шаг был приобрести массовый спектр проходя через всю штабелирует. Это легко выполнено путем позволять неподвижному лучу иона (в этого ионах случая 600nA 5keV Ar сфокусированных до 150ìm) sputter выветривается яма за несколько минут. По Мере Того Как края ямы обеспечивают одновременное публично разоблачение всех слоев, массовый спектр дает хорошую индикацию материалов присутствующих.

В этом Cr случая, Ni, и Co показали что значительно концентрация в спектре и этих элементах была выбрана быть следовать в последующем профиле глубины вместе с C (для поверхностного слоя) и Al (для субстрата). В принципе, до 75 индивидуальных массовых каналов могут быть приобретены в матрице одиночного анализа позволяя и и анализах примеси, котор нужно сделать.

Профиль глубины был измерен используя ионы 5 keV⁺ Ar пока обнаруживающ sputtered нейтрали. Вторичные ионы были излучены путем использование высокого потенциала цели для того чтобы дать им энергию свыше того необходимы, что прошли параллельный анализатор плиты зонда Сентенции SIMS/SNMS Hiden.

Квантификация

Несколько этапов к квантификации профиля глубины SNMS. Первоначально аппаратура откалибрирована путем определять фактор чувствительности для каждого элемента который будет измерен, по отношению к выбранному стандартному элементу, для металлургических образцов это часто Fe. Она не имеет значение присутствовал ли Fe в материале под анализом по мере того как относительные факторы чувствительности (RSFs) все еще применятся. Однако, по мере того как SNMS метод массового спектрометрирования специфический изотоп может быть выбран для того чтобы оптимизировать анализ и RSF отрегулировало для изотопного обилия. Предел обнаружения SNMS часто более лучший чем одна часть в тысячу.

Важные RSF для этого определенного анализа (Ni, Cr, Co) были получены от образца жаростойкого сплава Hastelloy C (NIST SRM C2402 - Hastelloy7C). Для простоты, было предположено субстрат составлен полностью алюминия. Однако, если необходимо состав сплава субстрата смог также быть определен.

Профиль глубины SNMS квантифицирован в очень подобном путе к тем полученным от спектроскопий электрона. Предположено все элементы в материале проконтролированы и после этого, после прикладывать RSFs, это суммы к концентрации 100% атомной. Дополнительно, изменения в полном сигнале отражают изменение в тарифе размывания, так, к первому приближению, профиль глубины SNMS могут быть откалибрированы как в концентрации, так и в глубине используя значения архива. Это главное преимущество над SIMS для анализа рассортированных материалов и интерфейсов.

Для более точной тарировки глубины терминальная глубина кратера измерена используя или микроскопию взаимодействия или профилометр грифеля. В этой микроскопии взаимодействия особого случая использовал.

Результаты

Профили глубины показывают структуру подобную к предпологаемому тому. На очень поверхности слой углерода богатый который поступки для того чтобы защитить слой магнитных данных внизу как от прочитанных атмосферы, так и от случайного контакта/пишут головке.

Магнитный слой составлен сплава около 40 nm Cr Ni Co (65%) (7%) (27%) толщиной. Это отделено от магнитного низкопробного слоя толщиным прослойком 100nm Cr 93%. Под прослойком слой Cr Ni 8ìm Co (25%) (35%) (40%) толщиной низкопробный который служит замкнуть магнитная цепь от головки. Вышеуказанные диаграммы уступаны проценты атома, однако, эти могут быть охотно были преобразованы к диаграммам процентов веса наиболее часто уступаемым данные по сплава compositional.

Заключение

Удар SNMS Электрона на Рабочем месте Hiden SIMS может обеспечить квантифицированные изначальные профили глубины материалов сплава используя легко получено, соответствуют non-матрица, котор, опорные материалы.