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河北某大学实验室在研究 IGZO 薄膜的特性试验中采用伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140 作为溅射源, 溅射沉积半导体 IGZO 薄膜.

伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140 技术参数:

试验采用射频（RF）磁控溅射沉积方法, 在室温不同压强下在石英玻璃衬底上制备出高透光率与较好电学性质的透明氧化物半导体 InGaZnO4（IGZO）薄膜, 并对薄膜进行X线衍射（XRD）、生长速率、电阻率和透光率的测试与表征.

结果表明:

实验所获样品 IGZO 薄膜为非晶态, 薄膜最小电阻率为1.3×10^-3Ω·cm, 根据光学性能测试结果, IGZO 薄膜在 200～350nm 的紫外光区有较强吸收, 在 400～900nm 的可见光波段的透过率为75％～97％.

相比传统的有以下优点：

更小的晶体尺寸, 设备更轻薄；全透明, 对可见光不敏感, 能够大大增加元件的开口率, 提高亮度, 降低功耗的电子迁移率大约为, 比传统材料进步非常明显, 面板比传统面板有了全面的提升.

KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.

KRI 离子源是领域公认的, 已获得许多ZL. KRI 离子源已应用于许多已成为行业标准的过程中.

上海某大学实验室采用 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140 , 通入氩气和氮气, 在流量比分别为 25/10、25/20、25/25、25/30 ((mL/min)/(mL/min))条件下制备 NGZO 薄膜.

伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140 技术参数:

实验室通过 XRD 和 SEM 对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析,通过紫外可见分光光度计和霍尔效应测试仪对薄膜透过率和载流子浓度、迁移率及薄膜电阻率进行研究.

实验结果:

通过与未掺入 N 的 Ga 掺杂氧化锌 (GZO) 薄膜相比, 在可见光区, 尤其是 600~800 nm 范围内, NGZO 薄膜平均透过率在80%以上,符合透明导电薄膜透过率的要求.

在 N-Ga 共掺杂薄膜中, N 的掺杂主要占据 O 空位, 并吸引空位周围的电子, 这减小了薄膜晶格畸变, 并产生电子空穴, 使得薄膜中电子载流子浓度降低, 空穴载流子浓度增加, 电阻率有所增加.

随着氮气流量的变化, 发现在 25 mL/min 时, 薄膜具有好的综合性能. 这种薄膜可用于紫外光探测器等需较大电阻率的应用中, 并有望实现 n-p 型转化. 

KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.

KRI 离子源是领域公认的, 已获得许多ZL. KRI 离子源已应用于许多已成为行业标准的过程中.

伯东是德国 Pfeiffer 真空泵, 检漏仪, 质谱仪, 真空计, 美国 KRI 考夫曼离子源, 美国HVA 真空阀门, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.

Caspases与细胞凋亡过程相关，因此可以利用caspase检测来确定细胞是否正在经历这种程序化的细胞死亡。这些检测可以通过例如流式细胞仪、平板读数仪实现，也可以在显微镜上完成，显微镜可为量化数据补充可见的结构信息。在这篇文章中，我们描述了MICA是如何用于caspase 3/7测定。借助Navigator或像素分类器等工具，MICA让设置、执行和分析caspase 3/7检测变得更加容易，即使没有经验的用户也可轻松操作。

图像：双色caspase检测并进行拼接扫描。U2OS细胞用核标记物DRAQ5（品红）和CellEvent™（黄色）标记。加入4mM星形孢菌素以诱导细胞凋亡。20倍物镜下使用双通道荧光，持续16小时每30分钟获取一次2x2 FOV（视野范围）的扫描拼接图像。

 引 言 

凋亡细胞检测或者活细胞/死细胞检测一般通过将某种物质应用于活细胞并观察细胞反应，以此检测其毒性或有效性。死亡率随时间推移而上升或者剂量依赖性上升均证明物质有效。判断潜在药物的抗 癌效果便是一个典型示例。

商用染料试剂盒可检测处于凋亡状态的细胞。这些试剂盒内染料为荧光染料，能够分别标记活细胞和死亡细胞。

Caspase活性检测法是细胞凋亡检测法的一种。Caspase（半胱天冬酶）是参与细胞凋亡过程的一类半胱氨酸蛋白水解酶。它们还用于区分caspase介导的细胞凋亡或细胞坏死。

这里的染料试剂盒使用的是DNA结合试剂，该试剂的荧光能够被四氨基酸肽(DEVD)阻断。一旦caspase-3和caspase-7（caspase-3/7）被激活，即当细胞处于凋亡状态时，caspase-3和caspase-7便会切割DEVD肽，然后DNA结合试剂便会开始呈现荧光。

挑 战 

由于添加剂浓度不同、孵育时间不同、染色类型或者细胞系等参数的不同，实验通常在多孔板上进行。这种方法有两个优点，一是能够在一个反应容器中设置多个不同的试验条件，二是只需要极少量的试剂和极低数量的细胞。

但是，在实施过程中，用户仍然可能会被不同孔和不同实验的数量混淆。

设置多孔板实验时，MICA自带的Navigator工具能够帮助预览。包括可以在虚拟画板上计划并设置每一孔的扫描拼接实验或者延时实验（见图1）。

图1：导航工具。Navigator能提供整个样品载体的预览（例如，玻片、培养皿、孔板），并帮助用户设置实验。用户能够在整个孔板上操作导航并进入单孔内，比如界定感兴趣区域或者设计扫描拼接。

追踪细胞活动需要使单一荧光通道的时空相关性成像。传统的宽场显微镜一般一次记录一个通道，因此每一个细胞结构只能按顺序、一个接一个地记录下来。这意味着两个不同的结构记录于两个不同的时间点。这对于极速发生的细胞事件来说可能会产生影响，特别是在共定位研究中。

同时成像通过在同一时间记录全部荧光的方法规避了这一缺点。对于caspase活性检测法而言，这意味着用户能够观察到，例如在caspase-3/7被激活的瞬间线粒体的反应。

MICA能够同时检测四种荧光，使用户可以同时观察到除细胞核、caspase-3/7活性、线粒体等之外的另一个细胞结构（见图5）。

最 后，如果想要确定某一特定试剂在诱导caspase介导细胞凋亡时的效果，则需要对caspase检测进行量化。这种量化需要通过专门的外部软件来实现。

MICA自带分析解决方案，不需要另外的软件。通过MICA自带的像素分类器，用户能够标记一些感兴趣区域（ROI），人工智能算法可以训练和识别这些区域（见图2）。对于caspase活性检测法而言，细胞核信号可用于确定细胞总数。CellEvent™信号可用于识别caspase介导的凋亡细胞。

图2：利用像素分类工具训练MICA识别图像中样品特征。通过在图像中标记示例特征，像素分类器能够训练和划分所有目标物。

 方 法 

在这一案例研究中， U2OS细胞或者COS7细胞被铺在96孔板，然后培养一整晚的时间。在实验过程中，活细胞分别用DRAQ5、SPY-650-DNA以及TMRE孵育15分钟。之后，更换培养基，在实验结束前使用CellEvent™孵育细胞。每孔内加入凋亡诱导剂星形孢菌素（3 µM–7 µM）。

在四色caspase活性检测法中，U2OS细胞被接种在96孔板上并在夜间生长，然后培养一整晚的时间。在实验过程中，活细胞与DAPI和TMRE孵育45分钟。之后，更换培养基，在实验结束前使用CellEvent™和SiR-Tubulin孵育细胞。每孔内加入凋亡诱导剂—星形孢菌素（3 µM–7 µM）。

在37℃、5% CO2和~65%湿度的环境中，按照指示的时间间隔和持续时间用MICA进行活细胞成像。使用Navigator工具设定并执行检测。一些实验中会运行扫描拼接（参见视频2）。进行扫描拼接时，研究人员使用的主要策略是“focus Map”；此外，延时实验通过“Keep focus”来保持细胞的聚焦。

使用MICA自带的分析功能进行本次实验中的数据分析。其中核心组件之一便是人工智能驱动的像素分类器，该功能位于“Learn”选项。

通过像素分类器，用户能够标记其感兴趣区域（ROI），该区域将作为所有要检测的其他区域的示例。如图5所示，细胞核被像素分类器标记并检测。像素分类器同样能够标记并检测线粒体活性标识TMRE和caspase呈阳性的细胞。之后会在整个延时摄影过程中分析这批图像。

经过计算之后，MICA会将计算结果以散点图、共定位图、直方图、饼状图、框图或者时间序列图的形式展示在“结果”选项中。

图3：在分析过程中，MICA会标记作为样例的感兴趣区域，为人工智能驱动的分析功能提供信息。在此检测法中，细胞核（品红）和caspase阳性细胞（绿色）会被用于训练像素分类器，通过这种方式，像素处理器便有能力分析caspase介导的凋亡细胞比例。

 结 果 

SPY-650-DNA（标记细胞核）和CellEvent™（标记caspase 3/7活性）两种细胞染料的量化研究揭示了在活细胞实验中发生caspase介导的凋亡细胞。细胞核的数量说明了每张图像中细胞的数量，可与处于凋亡过程中细胞的数量相对应。另一个标记，即TMRE成像过程，揭示了线粒体活性。

量化数据(如长度、宽度、面积)显示在采集图像下方的表格中，这些数据可被导出为Excel表格。获取的图像可以在延时成像的每一个时间点上查看，并可以与识别的ROI重叠。

三色caspase 3/7活性检测图（图4）显示，细胞核信号在开始的时候增强，之后逐渐减弱。信号增强是因为核染色剂必须与DNA结合，这一结合过程需要一定的时间。另一方面，SPY-650-DNA信号减弱是因为细胞核解体，解体现象见相关图像。

其他信号要么随时间增加而增强（CellEvent™），要么随时间增加而减弱（TMRE）：caspase介导的凋亡细胞数量增加的同时激活状态的线粒体数量减少。

图4：三色caspase 3/7活性检测法量化研究。通过像素分类器检测细胞核、TMRE和caspase阳性细胞，以确定在不同浓度的星形孢菌素下，随着时间的推移发生caspase介导的凋亡的细胞数量。TMRE信号能反映线粒体的健康状态。结果可以多种形式展示，比如时间序列图。

用户可以通过MICA一次性对四种荧光成像。在caspase 3/7活性检测法中，这有助于调查凋亡过程中额外的细胞成分的命运—实现100%时空相关性。图5中展示的案例显示，除了细胞核（DAPI）、激活状态的线粒体（TMRE）以及caspase阳性细胞（CellEvent™）以外，也对肌动蛋白细胞骨架（SiR-Actin）进行了染色。

高倍率下（63x），用户能够看到，caspase被激活之后，肌动蛋白细胞骨架坍塌。与此同时细胞核以及线粒体停止工作。因为所有通道都是在一次拍摄中获得的，各细胞活动成像之间存在精确联系。

图5：四色caspase-3/7检测，用SiR-Actin、TMRE（线粒体活性）、CellEvent™（caspase活性）以及DAPI（细胞核）标记U2OS细胞。在时间点0加入星形孢菌素。在63x高倍、宽场模式以及THUNDER（ICC）成像模式下获得的图像。

结 论

Caspase活性检测法为研究抗 癌药物提供了新的见解。为了实现这一目标，研究人员必须在保证高时空精 准度的情况下将活细胞从凋亡细胞中区分出来。

对于统计上可靠的结果，增加量很有必要。这就是为什么这类实验必须在孔板上进行，也必须进行量化研究。

MICA满足以上全部要求。在FluoSync的帮助下，MICA可同时保证多达4种不同的荧光染料可以同时成像，不论是在单一培养皿上，还是在96孔板上。MICA完整的培养系统能够培育活细胞数日，同时其自带的基于人工智能的分析功能也有助于用户获得可靠的数据。

参考：

FluoSync - a Fast & Gentle Method for Unmixing Multicolour Images, Science Lab, Leica Microsystems (leica-microsystems.com)

WS2 作为一种固体润滑材料, 有着类似“三明治”层状的六方晶体结构, 由于通过微弱范德华力结合的S—W—S层间距较大, 在发生摩擦行为时易于滑动而达到优异的润滑效果. WS2对金属表面吸附力强, 且摩擦系数较低, 在高温高压、高真空、高辐射等严苛环境也能保持润滑, 不易失效, 在航空航天领域有着良好的发展前景.

河南某大学研究室采用伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP380  辅助磁控溅射 WS2 薄膜, 目的研究不同沉积压力对磁控溅射 WS2 薄膜微观结构、力学性能和摩擦学性能的影响.

KRI 射频离子源 RFICP380 技术参数:

在磁控溅射沉积薄膜的实验中, 工艺参数（如沉积压力、沉积温度、溅射功率等）对 WS2 薄膜的结构和性能影响很大. 为制备摩擦磨损性能优良的 WS2 薄膜, 需要系统研究磁控溅射沉积 WS2 薄膜的工艺方法.

磁控溅射 WS2 薄膜的原理是利用稀薄气体在低压真空环境中发生辉光放电, 如果薄膜沉积时工作气压过低（<0.1 Pa）, 靶材不能正常起辉；沉积压力过高（>10 Pa）, 真空室内等离子体密度高, 溅射粒子向基体运动中发生碰撞多, 平均自由程减小, 以致无法到达基体表面进行沉积.

因此, 合适的沉积压力是磁控溅射沉积 WS2 薄膜的一个重要工艺参数.

KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.

河北某大学实验室在研究 IGZO 薄膜的特性试验中采用伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140 作为溅射源, 溅射沉积半导体 IGZO 薄膜.

伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140 技术参数:

试验采用射频（RF）磁控溅射沉积方法, 在室温不同压强下在石英玻璃衬底上制备出高透光率与较好电学性质的透明氧化物半导体 InGaZnO4（IGZO）薄膜, 并对薄膜进行X线衍射（XRD）、生长速率、电阻率和透光率的测试与表征.

结果表明:

实验所获样品 IGZO 薄膜为非晶态, 薄膜最小电阻率为1.3×10^-3Ω·cm, 根据光学性能测试结果, IGZO 薄膜在 200～350nm 的紫外光区有较强吸收, 在 400～900nm 的可见光波段的透过率为75％～97％.

相比传统的有以下优点：

更小的晶体尺寸, 设备更轻薄；全透明, 对可见光不敏感, 能够大大增加元件的开口率, 提高亮度, 降低功耗的电子迁移率大约为, 比传统材料进步非常明显, 面板比传统面板有了全面的提升.

KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.

KRI 离子源是领域公认的, 已获得许多ZL. KRI 离子源已应用于许多已成为行业标准的过程中.

伯东是德国 Pfeiffer 真空泵, 检漏仪, 质谱仪, 真空计, 美国 KRI 考夫曼离子源, 美国HVA 真空阀门, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.

沈阳某大学课题组采用伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFCIP220 射频磁控溅射沉积方法制备了不同成分的 ZnNi 合金薄膜, 并研究了真空热处理对其成分及表面形貌的影响.

采用 KRI 考夫曼射频离子源 RFCIP220 磁控溅射沉积的 ZnNi 合金薄膜, 使合金成分均匀, 使薄膜致密, 并且附着性好.

伯东 KRI 射频离子源 RFICP220 技术参数:

* 可选: 灯丝中和器; 可变长度的增量

实验室材料:

实验采用 55mm x 3mm 的高纯度锌靶 (含量wt%>99.99) 和纯镍片 (含量wt%>99.95) 组成的镶嵌靶. 调整镶嵌靶 Zn 与 Ni 的面积比, 以获得不同成分的 ZnNi 合金膜. 溅射基底采用石英玻璃片.

研究结果表明：

在单靶溅射沉积ZnNi合金薄膜中, 通过调节靶材锌镍面积比可以获得不同成分且分布均匀的ZnNi薄膜. 经过600℃、60 min、真空度为4×10-3Pa, 真空热处理之后的薄膜中的锌完全蒸发, 剩下的镍薄膜呈多孔结构, 微孔尺寸在100 nm至500 nm之间. 随着薄膜锌含量的增加, 真空热处理后薄膜表面孔隙率增大. 随着真空热处理温度的升高, 微孔尺寸增大.

KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.

因此,  该研究项目才采用 KRI 考夫曼射频离子源 RFCIP220 辅助溅射沉积工艺.

伯东是德国 Pfeiffer 真空泵,   检漏仪,   质谱仪,   真空计,   美国 KRI 考夫曼离子源,   美国HVA 真空阀门,   美国 inTEST 高低温冲击测试机,   美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.

云南某实验室采用伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFCIP220  射频磁控溅射沉积方法在不同温度的 Si（100）衬底和石英衬底上制备了富硅 SiNx 薄膜, 用于研究硅量子点 SiN 薄膜的光谱特性. 该实验目的是优化含硅量子点的 SiNx 薄膜的制备参数, 在硅基光电子器件的应用方面有重要意义.

伯东 KRI 射频离子源 RFICP220 技术参数:

* 可选: 灯丝中和器; 可变长度的增量

实验室采用 Fourier 变换红外光谱、Raman 光谱、掠入射 X 射线衍射和光致发光光谱对退火后的薄膜样品进行了表征.

KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.

因此,  该研究项目才采用 KRI 考夫曼射频离子源 RFCIP220 辅助溅射沉积工艺.

伯东是德国 Pfeiffer 真空泵,  检漏仪, 质谱仪, 真空计, 美国 KRI 考夫曼离子源, 美国HVA 真空阀门, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.

国内某大学采用双 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140  作为溅射源分别溅射沉积铌和锡, 再经过高温退火后获得 Nb3Sn 超导薄膜. 用这种方法所获得的超导薄膜的原子组分的调整比较方便,对于 Nb3Sn 的研究较为有利. 实验测量了样品的超导参数和晶格参数.

伯东 KRI 考夫曼射频离子源 RFICP140 技术参数:

Nb3Sn 超导薄膜样品的实验研究是在 Al2O3(Sapphire) 上进行的, 采用铌溅射源和锡溅射源交替对样品进行溅射沉积,其中铌溅射源在上部, 锡溅射源在下部, 因为锡的熔点低. 退火采用电炉丝.

溅射沉积的过程是, 首先在基片上溅射沉积一层铌附着膜, 然后以固定速度旋转样品固定板,使得样品交替面对铌溅射源和锡溅射源, 形成多层膜结构, 后再溅射沉积一层铌覆盖膜.

KRI 离子源的独特功能实现了更好的性能, 增强的可靠性和新颖的材料工艺. KRI 离子源已经获得了理想的薄膜和表面特性, 而这些特性在不使用 KRI 离子源技术的情况下是无法实现的.

KRI 离子源是领域公认的, 已获得许多ZL. KRI 离子源已应用于许多已成为行业标准的过程中.

伯东是德国 Pfeiffer 真空泵, 检漏仪, 质谱仪, 真空计, 美国 KRI 考夫曼离子源, 美国HVA 真空阀门, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.

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晶体生长

布里奇曼晶体生长

布里奇曼方法是用预合成材料缓慢地下降，通过一个具有温度梯度的区间。被熔化的材料通过一个较低的温度梯度区间，形成单晶。

优势在于加热区短，根据布里奇曼方法，可获得较理想的温度梯度。温度向管式炉底部递减。拉伸结构向着低温区的位移速度可调。样品热电偶紧靠着样品，能精确了解样品的温度。样品和控温热电偶安装在升降装置底部。装载和卸载时，机构可快速反应。或者根据用户指定的晶体生长速度移动。

样品热电偶和控温热电偶在陶瓷工作管附近。工作管两端是水冷法兰。工作管上面的法兰是固定的，底部的螺纹管，连接着工作管和升降装置。当样品向下移动时，螺纹管开始延伸。即使在真空下，样品也可以向下移动。

工作管顶部是连接着真空泵。真空阀门可手动开关。真空度由压电陶瓷真空计控制。惰性气体流量由转子流速计手动控制。为了在工艺开始前降低氧含量，需要进行反复多次的预抽真空和惰性气体冲刷。

工艺步骤适配的炉型

升降装置用于布里奇曼晶体生长，同时可结合不同的单区或多区控温管式炉。BV-HTRV管式炉装有用于布里奇曼方法的特殊设计的结构。标准型号，如HTRV 70-250或HTRV 100-250的工作管装有一个升降装置上，需要注意的是，所有的管式炉都可以装这个装置。最常见的有两种炉型，HTRV 70-250和HTRV 100-250。

该系统可以连接计算机，可记录运行时的所有数据。如，样品位置、热电偶温度。装载和卸载样品时，夹具必须打开。机构可现实快速移动，样品方便拿取。