Nhờ khả năng phân tích độ phân giải không gian độc đáo (độ phân giải ngang và độ sâu dưới nanomet), đầu dò nguyên tử CAMECA thực hiện phân tích định lượng ở quy mô nguyên tử chuẩn mực trong vật liệu.
Trong nghiên cứu này, đầu dò nguyên tử LEAP được sử dụng để nghiên cứu quá trình phân tách pha trong Ge 15 Sb 85 , một vật liệu được sử dụng trong các thiết bị lưu trữ dữ liệu quang học cũng như điện tử.
Hai phân tích đã được thực hiện: một trên mẫu chưa xử lý (bên trái), và một trên mẫu đã được ủ nhiệt (bên phải).
Trong khi sự phân bố của các nguyên tử Ge và Sb đồng nhất trên bản đồ 3D của mẫu chưa xử lý (phía trên bên trái), các vùng giàu Ge có thể nhìn thấy rõ ràng trên hình ảnh tái tạo 3D của mẫu đã được ủ nhiệt (phía trên bên phải). So sánh dữ liệu giữa hai mẫu cho thấy sự phân tách pha ở quy mô nano xảy ra trong quá trình xử lý nhiệt.
Bằng cách trích xuất một lát cắt dày 1nm theo hướng vuông góc và sử dụng màu giả trên thang nồng độ nguyên tử định lượng từ thể tích nano, người ta có thể thấy rõ hơn bằng chứng về sự phân tách pha. Lưu ý rằng kích thước của sự phân tách pha chỉ là vài nm. Kỹ thuật chụp ảnh cắt lớp
bằng đầu dò nguyên tử (Atom Probe Tomography) là kỹ thuật phân tích duy nhất cung cấp cả thành phần định lượng và bản đồ nguyên tố 3D ở cấp độ nguyên tử về sự không đồng nhất hóa học trong vật liệu. Giống như STM, một nguyên tử đơn lẻ và các nguyên tử lân cận của nó có thể được chụp ảnh, nhưng đầu dò nguyên tử 3D mang lại 2 ưu điểm chính:
- Phân tích nguyên tố, cho phép xác định thành phần hóa học của từng nguyên tử được phát hiện.
- Độ phân giải theo chiều sâu, giúp cho bản đồ hóa học của các nguyên tử thực sự có tính chất 3 chiều.
Ảnh do M. Salinga và M. Wuttig (Khoa Vật lý, Đại học RWTH Aachen, Đức) cung cấp.