硬盤驅動器盛肉盤深度剖面使用被飛濺的中立質譜分析的分析的 Hiden

包括的事宜

背景

分析的 Hiden 在 1981年建立了和在一個 2,130m 製造廠² 目前位於在 Warrington，有人員的英國 50。一家私有的公司我們的名譽在創建被建立接近和積極關係用我們的客戶機。許多這些客戶從事在新技術最前方 - 在等離子研究領域，表面科學，處理的真空和氣體分析。要維護此名譽分析的 Hiden 在這些區在我們的公司內，多年來，設立專門技術的例外級別。

彙總

被飛濺的中立質譜分析理想地說配合與構成、厚度和界面情況可以是確定的對薄膜的分析。在本例中分析一個硬盤驅動器盛肉盤，顯示稀薄和厚實的層塗層。

簡介

儘管一刹那硅內存和光驅的發展，磁性光盤保持數據存儲行業的中流砥柱，提供高速聯接和高可靠性。

現代驅動器包括一定數量圓的盛肉盤鋁或玻璃建築，在上是存款磁性和無磁性的層。

盤盛肉盤的通用建築在表 1. 顯示在使用中，讀寫頭從磁盤表面分隔由盛肉盤的空轉的活動生成的航空坐墊。首先在盛肉盤表面是提供一個低摩擦表面的一塊稀薄的聚合物層，萬一盤題頭聯繫聯絡。在此下是上數據寫道的磁性層在。數據層的細致的磁域從這個更加厚實的磁性基礎分隔由一個無磁性的障礙。因而為了適應最高的數據密度在數據層的磁域必須是一樣小的儘可能，完成電路 (顯示作為 arrowed 線路) 和限制這個域的基極層服務到仅讀寫頭的區域。

圖 1 ： 典型的盛肉盤橫斷面

圖 2 顯示在與題頭和馬達集合的一個驅動器安裝的盤盛肉盤在分析之前。

圖 2 ： 被裝配的硬盤驅動器

SIMS 和 SNMS

SIMS 和 SNMS 使用典型地 1-10 keV 集中的，單能，化工純離子束飛濺腐蝕表面在分析下。一小部分被飛濺的材料成為被電離的由於飛濺進程，并且，在 SIMS，它是提供高度機密信息這個技術知道的這些離子。可能檢測是一個質譜分析技術所有要素和同位素，并且在有利情況檢測極限可以在低 ppb 區域。

然而，因為 SIMS 的電離結構發生在範例表面，它是高度依賴在局部化學，并且這個被電離的分數可能由許多數量級變化。這做痕量分析的 SIMS 理想在已知的矩陣材料，但是在更改的矩陣材料的量化可以是複雜的。

SNMS 通過分隔飛濺和電離活動解決「矩陣作用」。在高離子產生情形離子的分數很少超出 1% 被飛濺的材料，因此中立漲潮是有代表性範例構成。 SNMS 的電離在電子砲擊細胞發生在意味著分析程序的前線電離概率是常數，并且不取決於範例化學。

要定量 SIMS 是重要的參考資料一樣類似於未知作為可能，并且應該一定是同一份基體材料。

對於 SNMS 此矩陣匹配參考資料是多餘的，因為定標系數不更改與矩陣，因此，必需的區分系數可以容易地是確定的表單可用的金屬和發布構成陶瓷範例。

另外， SNMS 對對裝绝緣體工的分析是理想的，因為中立種類由充電的範例是未受影響的，然而，充電報酬是可行為了維護一致的主要射線情況。

被電離的附屬微粒在質譜儀被分析并且被檢測。在非常低離子束當前分析被限制對頂部少量單層 - 非常好為表面汙染的檢測。因為離子束劑量是被增加，并且飛濺變得更加積極，更加深刻的層隨後顯示和濃度，當深度的功能可以是確定的。

使用集中的離子束， SIMS 和 SNMS 變空間解決，并且基本圖像可以被記錄。

存在的這個分析這裡做使用 Hiden SIMS 工作區，用 IG20 氣體離子槍和格言 SIMS/SNMS 分析程序裝備的一臺完全和高度靈活的四極 SIMS/SNMS 儀器。

盛肉盤分析

盤盛肉盤從使用討論會斷頭臺和一範例區被去除了被削減的從它 (大約 1cm 正方形從數據存儲區的中心) 驅動器。未需要進一步範例準備，并且這個部分在 SIMS 工作區的一個標準持有人被掛接。

因為什么都不知道關於此特殊磁盤表面的構成第一步將獲取質譜貫穿整個堆積。這通過允許固定式離子束 (在這種情況下 600nA 5keV Ar 離子集中到 150ìm) 飛濺容易地完成幾分鐘腐蝕坑。因為坑邊緣提供所有層同時曝光，質譜給當前的材料的好指示。

在這種情況下哥斯達黎加、 Ni 和 Co 顯示在這個光譜和這些要素的重大的濃度在隨後的深度剖面被選擇按照與 C (為表層) 和 Al 一起 (為基體)。原則上， 75 條各自的質量通道在一個唯一分析允許的矩陣和將做的雜質分析可能獲取。

深度剖面被評定了使用 5 keV Ar⁺ 離子，檢測被飛濺的中性。附屬離子被拒绝通過使用高目標潛在為了產生他們能源超出要求的那通過 Hiden 格言 SIMS/SNMS 探測的並行牌照分析程序。

量化

有一定數量的階段對 SNMS 深度剖面的量化。最初儀器通過確定將被評定，相對一個選擇的標準要素，冶金範例的這經常是 Fe 的每個要素的區分系數校準。不重要 Fe 是否是存在材料在分析下，因為相對區分系數 (RSFs)將適用。然而，因為 SNMS 是一個質譜分析技術特定同位素可能被選擇優選這個分析，并且 RSF 為同位素豐盈調整了。 SNMS 檢測極限比每一千的一部分頻繁地好。

此特殊分析的 (Ni，哥斯達黎加， Co) 重要 RSF 從範例 Hastelloy C 高溫合金獲得了 (NIST SRM C2402 - Hastelloy7C)。簡而言之，假設，基體由鋁完全地組成。然而，可能也如果需要，確定了合金結構的這個基體。

SNMS 深度剖面被定量用對從電子能譜術獲得的那些的一個非常相似的方式。假設，在材料的所有要素在適用 RSFs 以後被監控然後，這總和於 100% 基本濃度。另外，使用圖書館值，在總信號上的變化反射在侵蝕費率上的變化，如此，對第一個近似值， SNMS 深度剖面可能被校準在濃度和深度。這是一個主要好處超過對被分級的材料和界面的分析的 SIMS。

使用干涉顯微學或鐵筆輪廓測定器，對於更加準確的深度定標最終彈坑深度被評定。在這個特定情況下干涉顯微學被使用了。

結果

深度剖面顯示一個結構類似於預計的那。在表面是操作保護磁性數據層在下免受氣氛和偶然聯絡由讀寫頭的碳富有的層。

磁性層由 Co (65%) Ni (7%) 哥斯達黎加 (27%) 合金大約 40 濃厚毫微米組成。這從磁性基極層分隔由 93% 哥斯達黎加 100nm 厚實的夾層。在這塊夾層下是服務完成從題頭的磁性電路的 8ìm Co (25%) Ni (35%) 哥斯達黎加 (40%) 厚實的基極層。上述圖在原子百分比產生，然而，這些可以容易地是被轉換成在合金作文數據頻繁地產生的重量百分比形象。