論文の概要: Post-field ionization of Si clusters in atom probe tomography: A joint
theoretical and experimental study
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.05230v1
- Date: Mon, 11 Jul 2022 23:59:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-05 12:05:58.347240
- Title: Post-field ionization of Si clusters in atom probe tomography: A joint
theoretical and experimental study
- Title（参考訳）: 原子プローブトモグラフィーにおけるSiクラスターの電界後イオン化:理論的および実験的共同研究
- Authors: Ramya Cuduvally, Richard J. H. Morris, Giel Oosterbos, Piero Ferrari,
Claudia Fleischmann, Richard G. Forbes and Wilfried Vandervorst
- Abstract要約: Atom Probe Tomography(APT)の大きな課題は、同じ質量/電荷状態(m/n$)比を持つイオンを分離できないことである。
本稿では,この問題を解決するための実験後の分析手法の適用可能性について検討する。
操作条件の関数としての分子イオンの挙動を予測する能力は、ピークオーバーラップを解決するための第一歩となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A major challenge for Atom Probe Tomography (APT) quantification is the
inability to decouple ions which possess the same mass/charge-state ($m/n$)
ratio but a different mass. For example, $^{75}{\rm{As}}^{+}$ and
$^{75}{\rm{As}}{_2}^{2+}$ at ~75 Da or $^{14}{\rm{N}}^+$ and
$^{28}{\rm{Si}}^{2+}$ at ~14 Da, cannot be differentiated without the
additional knowledge of their kinetic energy or a significant improvement of
the mass resolving power. Such mass peak overlaps lead to ambiguities in peak
assignment, resulting in compositional uncertainty and an incorrect labelling
of the atoms in a reconstructed volume. In the absence of a practical
technology for measuring the kinetic energy of the field-evaporated ions, we
propose and then explore the applicability of a post-experimental analytical
approach to resolve this problem based on the fundamental process that governs
the production of multiply charged molecular ions/clusters in APT, i.e.,
Post-Field Ionization (PFI). The ability to predict the PFI behaviour of
molecular ions as a function of operating conditions could offer the first step
towards resolving peak overlap and minimizing compositional uncertainty. We
explore this possibility by comparing the field dependence of the
charge-state-ratio for Si clusters ($\rm{Si}_2$, $\rm{Si}_3$ and $\rm{Si}_4$)
with theoretical predictions using the widely accepted Kingham PFI theory. We
then discuss the model parameters that may affect the quality of the fit and
the possible ways in which the PFI of molecular ions in APT can be better
understood. Finally, we test the transferability of the proposed approach to
different material systems and outline ways forward for achieving more reliable
results.
- Abstract（参考訳）: Atom Probe Tomography(APT)の量子化の大きな課題は、同じ質量/電荷状態(m/n$)比を持つイオンを分離できないことである。
例えば、$^{75}{\rm{As}}^{+}$と$^{75}{\rm{As}}{_2}^{2+}$を~75 Da、$^{14}{\rm{N}}^+$と$^{28}{\rm{Si}}^{2+}$を~14 Daとすると、運動エネルギーの付加的な知識や質量分解力の大幅な改善なしに区別することはできない。
このような質量ピークの重なりはピーク割り当ての曖昧さをもたらし、合成の不確かさと再構成された体積内の原子の誤ったラベリングをもたらす。
電界拡散イオンの運動エネルギーを測定するための実用的な技術が存在しない中で,apt(post-field ionization)における多価荷電分子イオン/クラスターの生成を制御する基礎過程に基づいて,実験後解析手法の適用性について検討する。
操作条件の関数としての分子イオンのpfi挙動を予測する能力は、ピーク重なりの解消と組成の不確かさの最小化への第一歩となる。
この可能性について,広く受け入れられているkingham pfi理論を用いて,siクラスター (\rm{si}_2$,$\rm{si}_3$,$\rm{si}_4$) に対する電荷状態比の場依存性と理論的予測を比較して検討する。
次に、適合性の品質に影響を与えるモデルパラメータと、APTにおける分子イオンのPFIをよりよく理解できる可能性について論じる。
最後に, 提案手法の物質系への伝達性について検証し, より信頼性の高い結果を得るための方法を概説する。
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