RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) 러더포드 후방산란분석법

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1 RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) 러더포드 후방산란분석법
박 준용 손 영래 정 소영

2 1. RBS의 개요 및 원리 고에너지(MeV급) 이온 beam 활용분야중에서 헬륨이온( -입자)을 주로 사용하여 박막이나 소재 표면 층의 두께, 원소조성, 결정성에 관한 정보를 얻을 수 있는 유용한 분석 방법이다. 고에너지 헬륨이온이 표적 물질의 원자핵과 탄성충돌을 하게 되면 표적핵의 종류에 따라 후방산란되는 헬륨입자의 에너지가 달라지게 되는데, 이 때 detector에 의해 계측된 후방산란된 헬륨입자 spectrum을 분석함으로써 표면의 여러 가지 성질을 규명할 수 있다.  

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6 2. RBS의 장점과 단점 4. RBS의 장점과 단점 (1) 장점
- 이온 sputtering에 의한 원소 층의 파괴가 수반되지 않으므로 SIMS나 AES 등에 비해 상대적으로 비 파괴 분석이 가능하다. - 깊이 방향의 원소조성을 신속 정확하게 알아낼 수 있다. - 비교체를 요구하지 않는 정량분석법이다. - Spectrum 분석이 용이하고, 모의 실험에 의한 예측이 가능하다. (실험전 simulation 가능) - 타 분석장치처럼 초고진공을 요구하지 않기 때문에(10-6 torr) 시료의 교체 및 조작이 간편하다. (2) 단점 - 다중원소로 이루어진 시료의 경우 peak의 중첩으로 인해서 simulation 하는 데 어려움이 있다. - Heavy element 시료의 경우 질량 분해능에 문제가 생길 수 있다. (RBS가 민감하기 때문) - Light element 분석에 어려움이 있다. (RBS가 둔감하게 됨)

7 3. 다른 분석법 과의 비교 (1) 성분 분석 (2) 구조분석 분석법 AES, XPS, SIMS RBS 정량분석 표준시료 필요
(1) 성분 분석 (2) 구조분석 분석법 AES, XPS, SIMS RBS 정량분석   표준시료 필요 표준시료 불필요 비파괴 X O Matrix Effect (매질 간섭) 선택 Sputtering 수소분석 AES, XPS :  X SIMS: 정량화X (ERD 분석)   Simulation (미리 예측 가능) 분석법 TEM RBS 시료 전 처리 필요 불필요   분석 범위 국부적 전체적

8 4. Application of RBS - 실리콘 등의 반도체에 이온주입된 불순물 분석 - 금속 및 반도체의 산화막 분석
- 금속, 반도체, 세라믹 신소재 박막의 조성분석 - 실리콘 등의 반도체에 이온주입된 불순물 분석 - 금속 및 반도체의 산화막 분석 - 재료내의 원자 확산 분석