CN103455616B - 一种对sims数据进行读取和分析的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对SIMS数据进行读取和分析的方法，该方法包括：输入二次离子质谱SIMS测试结果数据，解析SIMS测试结果数据中所包含的元素；对SIMS测试结果中的环境元素进行过滤，留下分析元素；基于设置的分析模式对分析元素进行模式分析；对分析的分析元素进行功能编辑；对功能编辑完的分析元素按照设置的格式文档进行内容输出。实施本发明，方便用户快速了解SIMS测试结果数据内容。

Description

一种对SIMS数据进行读取和分析的方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种对SIMS数据进行读取和分析的方法及系统。

背景技术

二次离子质谱Secondary-ion-mass spectroscope（SIMS），是利用质谱法分析初级离子入射靶面后，溅射产生的二次离子而获取材料表面信息的一种方法。二次离子质谱可以分析包括氢在内的全部元素，并能给出同位素的信息、分析化合物组分和分子结构。二次离子质谱具有很高的灵敏度，可达到ppm甚至ppb的量级，还可以进行微区成分成像和深度剖面分析。因此，SIMS是一种分析材料组分和结构的有力工具。

二次离子质谱的图谱分析是SIMS测试最重要、最关键的步骤。只有准确读取并详尽的分析了测试数据，才能够掌握所测试材料的特征。而SIMS测试数据多而复杂，如何快速、清晰、准确、有效的读取并分析数据特征成为SIMS测试意义的关键点。目前，市面上并没有通用的SIMS测试结果分析软件系统，给SIMS分析工作带来不便。

发明内容

针对现有技术缺陷，本发明提供一种对SIMS数据进行读取和分析的方法及系统，可以批量读取数据，逐个或群体分析SIMS结果，并能够灵活的输出Bitmap、TEXT、EXCEL等多种格式的分析结果档案资料。

本发明提供了一种对SIMS数据进行读取和分析的方法，包括：

输入二次离子质谱SIMS测试结果数据，解析SIMS测试结果数据中所包含的元素；

对SIMS测试结果中的环境元素进行过滤，留下分析元素；

基于设置的分析模式对分析元素进行模式分析；

对分析的分析元素进行功能编辑；

对功能编辑完的分析元素按照设置的格式文档进行内容输出。

所述模式分析包括：面密度分析、斜率分析、均值分析、结深分析、厚度分析、厚度标示。

所述对分析的SIMS测试结果数据进行功能编辑包括：图表特征编辑、横坐标特征编辑、纵坐标特征编辑、单位编辑、图表标题编辑、图表背景编辑、图表缩放功能编辑。

所述对功能编辑完的SIMS测试结果数据按照设置的格式文档进行内容输出中的格式文档包括：EXCEL格式测试数据、TEXT格式文档、Bitmap格式图片。

所述输入二次离子质谱SIMS测试结果数据包括：

输入一个或者一个以上的SIMS测试结果数据进行多个样品的直接对比分析。

相应的，本发明实施例还提供了一种对SIMS数据进行读取和分析的系统，所述系统包括：

输入模块，用于输入二次离子质谱SIMS测试结果数据，解析SIMS测试结果数据中所包含的元素；

元素过滤模块，用于对SIMS测试结果中的环境元素进行过滤，留下分析元素；

分析模块，用于基于设置的分析模式对分析元素进行模式分析；

功能编辑模块，用于对分析的分析元素进行功能编辑；

输出模块，用于对功能编辑完的分析元素按照设置的格式文档进行内容输出。

所述分析模块中的模式分析包括：面密度分析、斜率分析、均值分析、结深分析、厚度分析、厚度标示。

所述功能编辑模块中的功能编辑包括：图表特征编辑、横坐标特征编辑、纵坐标特征编辑、单位编辑、图表标题编辑、图表背景编辑、图表缩放功能编辑。

所述对功能编辑完的SIMS测试结果数据按照设置的格式文档进行内容输出中的格式文档包括：EXCEL格式测试数据、TEXT格式文档、Bitmap格式图片。

所述输入模块用于输入一个或者一个以上的SIMS测试结果数据进行多个样品的直接对比分析。

以上技术可以看出，本发明实施例可快速、详细、直观的读取SIMS测试结果，并以图谱形式显示。通过本发明实施例的数据分析与处理模块分析图谱的特征及任意点的数据；通过编辑模块实现图谱图像的个性化编辑。本系统可以输出EXCEL格式测试数据、图谱曲线图、SIMS测试结果整合报告多种结果。方便用户快速了解SIMS测试结果数据内容。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中的对SIMS数据进行读取和分析的方法流程图；

图2是本发明实施例中的对SIMS数据进行读取和分析的系统结构示意图；

图3是本发明实施例中的原始测试档案读取后示意图；

图4是本发明实施例中的掺杂元素深度/厚度分析示意图；

图5是本发明实施例中的掺杂元素浓度分析示意图；

图6是本发明实施例中的掺杂界面陡直度分析示意图；

图7是本发明实施例中的输出图片的另一种外观式样示意图；

图8是本发明实施例中所测得数据的一种EXCEL输出形式。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例中的对SIMS数据进行读取和分析的方法流程图，具体如下：

S101：输入二次离子质谱SIMS测试结果数据，解析SIMS测试结果数据中所包含的元素；

需要说明的是，本发明实施例中可以输入一个SIMS测试结果数据进行分析，也可以输入两个或者以上的SIMS测试结果数据进行多个样品的直接对比分析等等。

S102：对SIMS测试结果中的环境元素进行过滤，留下分析元素；

由于对SIMS测试结果的分析只是针对有效的元素，而SIMS结果中的环境元素比较杂乱，并不是所有元素都需要进行分析，只需要分析出那些用户关注的元素即可，所以需要进行元素的过滤，保留下分析元素。

S103：基于设置的分析模式对分析元素进行模式分析；

需要说明的是，这里的模式分析包括：面密度分析、斜率分析、均值分析、结深分析、厚度分析、厚度标示。

这些分析可以是全部，也可以是部分。主要根据用户所需的结果进行设置，用户可以只需要面密度分析的数据，也可以需要面密度分析和斜率分析的数据。这些模式分析是用户在系统调试时，自动设置完成的。

S104：对分析的分析元素进行功能编辑；

这里的功能编辑包括：图表特征编辑、横坐标特征编辑、纵坐标特征编辑、单位编辑、图表标题编辑、图表背景编辑、图表缩放功能编辑。

这些功能编辑在完成数据分析之后，需要对结果数据的形势作出的一些编辑，使之输出能够让用户更轻易只管了解整个测试结果数据等等。

S105：对功能编辑完的分析元素按照设置的格式文档进行内容输出。

本发明实施例中的格式文档包括：EXCEL格式测试数据、TEXT格式文档、Bitmap格式图片等。在输出结果时，可以根据用户所需得打最终的文档输出模式，比如用户只需要EXCEL格式数据，仅仅只输出EXCEL格式测试数据。当然这里也可以是所有的格式文档都输出，供用户参阅。

相应的，图2示出了本发明实施例中的对SIMS数据进行读取和分析的系统，该系统包括：

输入模块，用于输入二次离子质谱SIMS测试结果数据，解析SIMS测试结果数据中所包含的元素；

需要说明的是，这里的输入模块可以输入一个SIMS测试结果数据进行分析，也可以输入两个或者以上的SIMS测试结果数据进行多个样品的直接对比分析等等。

元素过滤模块，用于对SIMS测试结果中的环境元素进行过滤，留下分析元素；

需要说明的是，由于对SIMS测试结果的分析只是针对有效的元素，而SIMS结果中的环境元素比较杂乱，并不是所有元素都需要进行分析，只需要分析出那些用户关注的元素即可，所以需要由元素过滤模块进行元素的过滤，保留下分析元素。

分析模块，用于基于设置的分析模式对分析元素进行模式分析；

需要说明的是，这里分析模块中的的模式分析包括：面密度分析、斜率分析、均值分析、结深分析、厚度分析、厚度标示。

这些分析可以是全部，也可以是部分。主要根据用户所需的结果进行设置，用户可以只需要面密度分析的数据，也可以需要面密度分析和斜率分析的数据。这些模式分析是用户在系统调试时，自动设置完成的。

功能编辑模块，用于对分析的分析元素进行功能编辑；

需要说明的是，这里功能编辑模块中的功能编辑包括：图表特征编辑、横坐标特征编辑、纵坐标特征编辑、单位编辑、图表标题编辑、图表背景编辑、图表缩放功能编辑。

这些功能编辑在完成数据分析之后，需要对结果数据的形势作出的一些编辑，使之输出能够让用户更轻易只管了解整个测试结果数据等等。

输出模块，用于对功能编辑完的分析元素按照设置的格式文档进行内容输出。

本发明实施例中的格式文档包括：EXCEL格式测试数据、TEXT格式文档、Bitmap格式图片等。在输出模块进行输出结果时，可以根据用户所需得打最终的文档输出模式，比如用户只需要EXCEL格式数据，仅仅只输出EXCEL格式测试数据。当然这里也可以是所有的格式文档都输出，供用户参阅。

以下，结合一个GaN基LED的外延结构的SIMS测试结果分析的实施例，介绍本发明的特征。

GaN基LED的外延片主要结构包括Mg掺杂的p型GaN、Si掺杂的n型GaN、InGaN/GaN多量子阱、p型AlGaN电子阻挡层。因此，该样品元素主要包含Mg、In、Al、Si、Ga、N。由于Ga和N属于基础元素，SIMS主要分析掺杂元素的量及分布情况，因此SIMS测试时主要测试Mg、In、Al、Si。同时，受样品表面及环境影响，测试结果通常包含C、H、O，本实施例中称之为“环境元素”。

该实施例分析步骤如下：

第一步，打开SIMS测试结果档案；观察测试结果所包含元素有：C、H、O、Mg、In、Al、Si；

第二步，过滤环境元素C、H、O，只留下分析元素Mg、In、Al、Si；

第三步，对分析元素有目的的进行模式分析。在此，分别以“厚度分析”、“均值分析”、“斜率分析”三个典型SIMS测试分析功能进行实施例的阐述。

分析一：“厚度分析”功能—掺杂元素深度/厚度分析

参考图3和图4，如下操作：

使用“厚度分析”功能，标示目标元素所涵盖的深度区间。通过双击目标元素谱线，改变目标元素，依次分别标示出Al元素掺杂膜层厚度为4.17×10^-2um、In元素掺杂膜层厚度为25.18×10^-2um、Si掺杂膜层距外延层最表面距离为74.65×10^-2um；

分析二：“均值分析”功能—掺杂元素浓度分析

参考图5，在分析一的基础上，可如下操作：

使用“均值分析”功能，标示某区间内元素的平均掺杂浓度；首先，选择Al元素为目标分析元素，即鼠标左键双击Al元素谱线，然后选取“均值分析”功能，标示如图4所示厚度为4.17×10^-2um的Al掺杂膜层内Al元素的平均掺杂浓度为1.59×10²⁰a.u；同理，标示厚度为25.18×10^-2um的In掺杂膜层内In元素的平均掺杂浓度为1.62×10²⁰a.u。

分析三：“斜率分析”功能—掺杂界面陡直度分析

参考图6，在分析一和分析二的基础上，可如下操作：

使用“斜率分析”功能，进行某元素掺杂薄膜与两侧其他元素掺杂膜层界面的陡直度分析。例如，选择距外延层最表面距离为74.65×10^-2um的Si掺杂膜层为目标分析单元。首先，鼠标左键双击Si元素谱线，然后选取“斜率分析”功能，调整需要做斜率计算的曲线线段，斜率测量结果为-4.709×10^-2um/decade。该斜率的绝对值越大，表示该膜层与两侧膜层的界面越陡直，元素变化趋势较大；否则，表示该膜层与两侧膜层的界面较平缓，即掺杂元素呈逐渐变化的趋势。正负号仅表示在膜层两侧的哪一侧，在本测试图中，正值表示曲线向左倾斜，而负值表示曲线向右倾斜。

第四步，根据需要，单独输出每种分析结果的图片资料；如图4～图6是输出的不同分析内容或不同外观风格的Bitmap格式的图片；

第五步，根据需要，输出EXCEL格式的数据原始档案，如图8中所示；

第六步，关闭系统结束。

通过本发明实施例的分析，获取了GaN基LED的外延结构的元素掺杂深度、膜层厚度、掺杂界面陡直度等信息，对外延片生长的改进具有科学的指导意义，提高工作效率，缩短产品开发周期。

综上，本发明实施例利用SIMS数据快速读取与分析的软件系统分析了GaN基LED的外延结构，并输出了图谱曲线图、EXCEL格式数据。本发明实施例可快速、详细、直观的读取SIMS测试结果，并以图谱形式显示。通过本发明实施例的数据分析与处理模块分析图谱的特征及任意点的数据；通过编辑模块实现图谱图像的个性化编辑。本系统可以输出EXCEL格式测试数据、图谱曲线图、SIMS测试结果整合报告多种结果。方便用户快速了解SIMS测试结果数据内容。

以上对本发明实施例所提供的对SIMS数据进行读取和分析的方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种对SIMS数据进行读取和分析的方法，其特征在于，包括：

输入二次离子质谱SIMS测试结果数据，解析SIMS测试结果数据中所包含的元素，所述SIMS测试结果数据为GaN基LED的外延结构，所述测试结果所包含元素有：C、H、O、Mg、In、Al、Si；

对SIMS测试结果中的环境元素进行过滤，留下分析元素，其中：过滤环境元素C、H、O，只留下分析元素Mg、In、Al、Si；

基于设置的分析模式对分析元素进行模式分析；

对分析的分析元素进行功能编辑；

对功能编辑完的分析元素按照设置的格式文档进行内容输出；其中：所述输入二次离子质谱SIMS测试结果数据包括：

输入一个以上的SIMS测试结果数据进行多个样品的直接对比分析。

2.如权利要求1所述的对SIMS数据进行读取和分析的方法，其特征在于，所述模式分析包括：面密度分析、斜率分析、均值分析、结深分析、厚度分析、厚度标示。

3.如权利要求1所述的对SIMS数据进行读取和分析的方法，其特征在于，所述对分析的SIMS测试结果数据进行功能编辑包括：图表特征编辑、横坐标特征编辑、纵坐标特征编辑、单位编辑、图表标题编辑、图表背景编辑、图表缩放功能编辑。

4.如权利要求1所述的对SIMS数据进行读取和分析的方法，其特征在于，对功能编辑完的SIMS测试结果数据按照设置的格式文档进行内容输出中的格式文档包括：EXCEL格式测试数据、TEXT格式文档、Bitmap格式图片。

5.一种对SIMS数据进行读取和分析的系统，其特征在于，所述系统包括：

输入模块，用于输入二次离子质谱SIMS测试结果数据，解析SIMS测试结果数据中所包含的元素，所述SIMS测试结果数据为GaN基LED的外延结构所述测试结果所包含元素有：C、H、O、Mg、In、Al、Si；

元素过滤模块，用于对SIMS测试结果中的环境元素进行过滤，留下分析元素，其中：过滤环境元素C、H、O，只留下分析元素Mg、In、Al、Si；

分析模块，用于基于设置的分析模式对分析元素进行模式分析；

功能编辑模块，用于对分析的分析元素进行功能编辑；

输出模块，用于对功能编辑完的分析元素按照设置的格式文档进行内容输出，其中：

所述输入模块用于输入一个以上的SIMS测试结果数据进行多个样品的直接对比分析。

6.如权利要求5所述的对SIMS数据进行读取和分析的系统，其特征在于，所述分析模块中的模式分析包括：面密度分析、斜率分析、均值分析、结深分析、厚度分析、厚度标示。

7.如权利要求5所述的对SIMS数据进行读取和分析的系统，其特征在于，所述功能编辑模块中的功能编辑包括：图表特征编辑、横坐标特征编辑、纵坐标特征编辑、单位编辑、图表标题编辑、图表背景编辑、图表缩放功能编辑。

8.如权利要求5所述的对SIMS数据进行读取和分析的系统，其特征在于，对功能编辑完的SIMS测试结果数据按照设置的格式文档进行内容输出中的格式文档包括：EXCEL格式测试数据、TEXT格式文档、Bitmap格式图片。