硅谷系统中至关重要的材料特性

Fuhe Li, the Director of Advanced Materials for Air Liquide Balazs.

硅谷的一家半导体制造商，因为有东西污染了产品，停止了生产。这让制造商每天损失数百万美元。制造商称，找出问题所在首先需要确认污染发生在哪里。如果污染发生在产品表面，那么问题可能出在产品制造过程中；如果发生在产品内层，可能是工人使用了有缺陷的材料。污染源的鉴定排查，需要专业的检测系统。

于是制造商请来了Air Liquide Balazs高级材料总监Fuhe Li博士帮忙。Li 博士所在的部门长期为半导体和电子行业提供材料表征服务。经过分析Li 博士发现受污染产品内部存在杂质，意味着这次污染是由材料供应商导致。很快制造商的工程师们便确定了污染物来源，并恢复了生产。

李博士和他的团队常用的是 GD-OES 技术，即辉光放电发射光谱法。可在纳米级尺度上分析材料各层，深度分辨率可达纳米，分析深度到微米级。GD-OES技术有助于开发纳米级及以上涂层的新材料。

“我们不仅仅是通过分析工作来获取结果信息。更重要的是我们还为客户提供解决方案，帮助他们解决与流程相关的问题”Li 博士强调，“HORIBA GD Profiler 2 光谱仪可以提供我们需要的大部分信息，包括含有污染物元素的垂直位置信息等。”

HORIBA GD Profiler 2

不仅如此GD-OES还可以观察材料的成分并评估其含量均匀性，以了解元素在材料中是否均匀分布。由于物质的元素组成会影响它的许多性质，Li 博士也把浓度变化看作是深度的函数，GD-OES 剖面便能提供表面和均匀性信息以及整体成分。

航空航天或建造桥梁中的材料长期处在一个腐蚀性很强的环境中，面临开裂、剥落、疲劳或生锈的危险。为了延长材料的使用寿命，对这些材料元素组成的研究至关重要。因此工程师需要对这些材料进行表征，以确保他们获得所需的材料符合标准要求。GD-OES技术在这些行业可以说是大有所为。

“没有任何技术能做到面面俱到。这真的取决于具体的问题，我们是决定使用什么技术的专家。”Li博士在采访中表示有许多更旧、更贵和更慢的技术因为存在的时间更长，因此已经在工业中被更广泛地接受。但GD-OES技术可以向客户提供一些他们过去从未有过的材料检测信息。

例如，“在检测绝缘材料时，当带电的光束射向材料，会产生一种电荷效应，会阻止我们从材料中获得任何可靠的信息。有时严重时，甚至产生任何信号。而 GD-OES采用射频交流电，逐层溅射材料，不仅能避免电荷效应，而且能够从表面到 50-60 微米的深度对其进行深度剖面分析，这是没有任何其他技术可以做到的，尤其是那些传统的电子束和离子束技术。”

此外，在很多行业中研究者都在使用 GD-OES，其中包括监控光伏器件制造、了解涂漆车身腐蚀的根源、评估贵金属的成分、控制硬盘或 LED 制造、改进锂电池、检测微芯片缺陷以及其他应用。

Li博士就此还写了几篇论文，试图将 GD-OES 作为一种可行的技术进行推广。他表示：“我们可以通过使用 HORIBA 的非传统方法来改进行业惯例，从而改变行业惯例技术。”

Marjorie Balazs 于 1975 年组建了Li 博士所在的部门。她曾是硅谷的先驱，服务于消费电子行业，包括数字多媒体通信。制造商使用的每个零件都必须通过严格的工业规范。彼时英特尔和飞兆半导体正开始加速半导体制造业务，Marjorie Balazs认为对材料进行分析表征非常有必要。

除半导体行业外，Air Liquide Balazs研究团队还与其他高科技客户合作，如磁盘驱动器制造商、纳米技术、军事和航空航天行业等。目前Air Liquide Balazs有成千上万的客户，其中大多数在美国和加拿大。其他位于亚洲和欧洲。