X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）是一項獨特的技術(shù)創(chuàng )新，可產(chǎn)生有關(guān)化合物高溫磁翻板液位計合金成分的經(jīng)過(guò)實(shí)驗檢驗的定量信息。使用Kratos AXIS Nova光譜儀進(jìn)行了一項研究，以分析新型SPLED結構以表征AI含量。整個(gè)設備的深度輪廓是通過(guò)Shard逐步旋轉的常規輪廓分析方法獲得的。通過(guò)AI含量，證實(shí)了在不同的層中存在各種期望的組成。該發(fā)現可用于創(chuàng )建細胞結構性能的模型。
高溫磁翻板液位計用于具有特殊要求的電子應用中。因此，該材料被認為是光電子學(xué)中的主要可持續技術(shù)?；衔?strong>高溫磁翻板液位計的成功使用可能與電子和光學(xué)改變合金性能的能力有關(guān)。特別是其合金成分（二元，三元，四元或五元）和異質(zhì)結構。
聯(lián)合市場(chǎng)研究公司（Allied Market Research）的一份報告顯示，2016年**化合物高溫磁翻板液位計市場(chǎng)價(jià)值66??0億美元，預計到2023年其價(jià)值將增至1430億美元。然而，尤其是在具有許多不同層的設備之間，其準確確定仍然是一個(gè)挑戰。此問(wèn)題的一個(gè)相關(guān)示例是包含分布式布拉格反射器（DBR）的設備，該設備是高折射率和低折射率材料的交替層，會(huì )形成一個(gè)阻帶，在該阻帶中幾乎完全反射了一組波長(cháng)。例如，垂直腔表面發(fā)射激光器（VCSEL）是利用DBE形成激光腔鏡的相對便宜的高溫磁翻板液位計激光器。
保持DBR的質(zhì)量和一致性很重要，因為VCSEL的平均增益長(cháng)度比邊緣發(fā)射激光器的平均增益長(cháng)度小105倍。這意味著(zhù)VCSEL需要超高反射率的反射鏡才能達到合理的閾值電流。其他使用DBR的設備是單光子LED（SPLED），它用于量子密碼網(wǎng)絡(luò )中的量子密鑰分發(fā)。
為了準確表征其結構，已進(jìn)行了一項針對DBR的研究，包括確定高溫磁翻板液位計層生長(cháng)的預期優(yōu)先順序。為了進(jìn)一步表征生長(cháng)，利用X射線(xiàn)光電子能譜（XPS）深度剖面來(lái)測量DBR層的化學(xué)成分。預期A(yíng)I成分的微小變化將立即影響折射率，*終改變該層的光路長(cháng)度。預期會(huì )觀(guān)察到反射鏡特性對激光輸出波長(cháng)的影響。設備性能還與DBR結構的AI內容的XPS定量信息直接相關(guān)。

實(shí)驗
使用Kratos AXIS Nova光譜儀對SPLED結構進(jìn)行XPS分析，該結構通過(guò)英國蘭開(kāi)斯特大學(xué)的分子束外延生長(cháng)。使用Minibeam IV聚焦離子槍以4 keV Ar+模式進(jìn)行深度分析。為了去除高能中性粒子并防止界面分辨率降低，使離子源在離子柱中彎曲。
此外，為了使蝕刻過(guò)程中樣品的粗糙程度*小，利用了在每個(gè)蝕刻循環(huán)中以90 o為增量旋轉的樣品。同時(shí)，也可以使用ESCApe采集軟件中的簡(jiǎn)單復選框來(lái)實(shí)現中心旋轉。
結果
在將SPLED晶片裝載到儀器上之前，將其安裝到旋轉壓板上。同時(shí)，使用高能單原子4 keV Ar +離子進(jìn)行深度剖析，并將聚焦束集中在表面上，以形成均勻的蝕刻坑。在每個(gè)蝕刻循環(huán)之后獲取XP光譜，以確定新暴露的表面的成分。小斑點(diǎn)光譜法也被用來(lái)限制火山口邊緣效應對界面分辨率的影響。
這些設置導致在交替的GaAs / Alx Ga1-x As層中發(fā)現的AI含量發(fā)生了巨大變化。在該特定結構中，Alx Ga1-x As層被設計為具有0.9的AI分數含量（x）和45％的元素含量。XPS的定量數據還表明，Alx Ga1-x As層的恒定值約為46％，處于預期實(shí)驗結果的可接受范圍內。
除了這些發(fā)現之外，還發(fā)現發(fā)射*層的組成也與所需的組成一致。然而，在將材料刻蝕成另外幾個(gè)鏡面層之后，輪廓開(kāi)始失去形狀。這可能是由于離子刻蝕過(guò)程中層的混合和粗糙化所致，這是這種模式下的已知問(wèn)題。
由于層的總厚度會(huì )*大地影響總的實(shí)驗時(shí)間，因此使用低能離子（250-500 eV）重復實(shí)驗也變得不可行。作為替代，獲取Al 2p和Ga 3d光電子線(xiàn)的采集后XP圖像以確定蝕刻坑的形狀和位置。圖像清楚地顯示了層結構以及發(fā)射器層的存在，該發(fā)射器層是器件中的八個(gè)重復單元。