原子探针层析成像（APT）是一种纳米级材料分析技术，可提供3D（三维）空间成像和化学成分测量，且灵敏度高。

该技术依赖于样品表面上单个原子/原子簇的电离和随后的场蒸发。 将样品制成圆锥形尖端的形式，其顶点半径<100 nm。 场蒸发的发生是由于基本直流电压偏置（通常在1-10 kV之间）和脉冲电压（导电样品）或脉冲激光（半导体样品和绝缘样品）引起的。 还可以将样品低温冷却至25-80 K之间，以抑制热晶格振动并改善空间定位。

原子探针断层扫描 (APT) 的理想用途

3D结构分析，例如FinFET，PMOS覆盖层，3D NAND，光伏中的弯曲或不均匀晶界。

纳米级沉淀物和基体分析，用于成分和化学识别，例如金属合金（Al 7075，形状记忆，Ti）。

轻元素分析 — Be、B、Li、C 和 Al，例如锂离子电池。

用于LED，finfet，2D NAND存储器和锂离子电池表面涂层的3D和3D低浓度掺杂剂。

分析类型

元素图： 观察材料/设备中单个化学物质的同质性/异质性和 2D 或 3D 位置是原子探针断层扫描分析的一个重要方面。 通常 2D 地图和 3D 电影用于此分析。

成分变化： APT提供了多种方法来分析成分，例如基于深度或浓度的线轮廓，曲线图和等浓度曲面。

聚类分析： APT非常适合分析矩阵中元素的纳米级（1-10 nm）簇。 The cluster size and

composition for individual clusters of any shape and size can be analyzed

with APT.可以使用APT分析任何形状和大小的单个群集的群集大小和组成。 With a large number of

clusters, further quantitative analysis can be carried out.对于大量的簇，可以进行进一步的定量分析。

掺杂物识别和组成： 识别3D中的掺杂剂位置，其化学成分和数量密度（直到〜10 ppm或5E18原子/ cm3，最好的情况下）可以使用APT获得。

相关研究： STEM，EBIC，EBSD，电子断层扫描和SIMS都是常规用于辅助3D APT数据解释的技术。

具体区域分析： 根据客户要求，可以使用不同分析的组合来更好地了解特定区域。

优势

小体积掺杂物映射。

轻元素（例如Li和B）的检测和映射。

识别同位素的能力。

所有元素的检测概率均等（HU）。

纳米级沉淀物的聚类分析。

高质量分辨率，可识别样品中存在的各种元素。

限制

大量的样品制备时间（4-6小时）。

采样量小。

由于某些材料在高电场中可能不稳定，因此数据采集的收率低。

需要针对每种材料类型和结构获得优化的参数。

对于某些包含质谱重叠的不同元素的情况，定量准确性低。

由于轨迹像差，异质结或复杂几何形状可能会限制空间分辨率和合成精度。

分析类型：3D

材料种类：金属，半导体，氧化物，陶瓷。

检测到元素：HU

检测限：〜10 ppm（〜5E18原子/厘米3)

成像/映射：是

最大横向分辨率：横向0.5 nm和深度0.3 nm

分析区域：50 * 50纳米2

分析深度：100-500纳米

检测离子类型：带正电

同位素鉴定：是