PHI TOF-SIMS科研成果年报

回顾 2021 年，PHI nanoTOF (TOF-SIMS) 仪器在支持科学突破方面产生了积极的影响，PHI TOF-SIMS仪器为900多篇学术出版物提供了关键科学数据。

PHI TOF-SIMS 仪器主要用于研究大量具有高科技特性和重大研究价值的新材料，如钙钛矿太阳能电池^1-3、二维材料⁴、生物材料^5,6和锂离子电池^7-9 。PHI nanoTOF仪器的表面分析能力和独特功能正在成为科学前沿探索和新材料研发的强有力工具，实现对材料组分的深度剖析和空间分布探测。

材料的深度剖析案例：纽约大学Tandon工程学院的客户使用PHI nanoTOF II和PHI VersaProbe仪器对钙钛矿太阳能电池开展了研究¹，通过TOF-SIMS深度剖析来分析减少空穴传输层 (HTL) 中锂离子含量会如何降低器件垂直方向的含量，相关研究成果发表在Nature期刊。作者证明了嵌入钙钛矿活性层的锂离子会导致钙钛矿分解并形成金属铅，从而产生复合位点。锂离子主要集中在底部接触层中 (图 1a)，从而导致器件失效。而二氧化碳掺杂会降低器件中锂离子信号，特别是底部接触层中锂离子的积累会大幅度减少（图 1b）。

图 1. 原始太阳能电池 (a) 和 CO₂处理层 (b) 的TOF-SIMS 深度剖面。

材料的空间分布案例：发表在 Advanced Electronic Materials的论文展示了TOF-SIMS在二维材料功能化（如 MoS₂和 WS_e2）研究中的重要作用^{4 。}德国联邦国防大学的科学家结合原子力显微镜-红外光谱(AFM-IR)和表面灵敏的TOF-SIMS，克服了一般常规表面分析方法的局限性，并证明了二维材料的表面高选择性功能化。在图2中，³²S^-、²⁸Si^-、O^-、C^-、CH^-和 CH₂^-的TOF-SIMS二次离子分布图清晰展示了在SiO₂ /Si的基底上，PBI功能化后的CVD-生长的单个清晰可辨的MoS₂二维材料薄片。此项研究突出了TOF-SIMS表面分析技术在二维材料和有机SAMs领域的巨大潜力。

图2. ³²S^-、²⁸Si^-、O^-、C^-、CH^-和 CH₂^-二次离子的高分辨率TOF-SIMS图