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2025-01-21 09:34:12半導(dǎo)體器件
半導(dǎo)體器件是電子器件中的基礎(chǔ)元件,主要由半導(dǎo)體材料制成,具有獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)。它們?cè)诂F(xiàn)代電子設(shè)備中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,如二極管可用于整流或開關(guān),晶體管則能放大電信號(hào)或作為電子開關(guān)。半導(dǎo)體器件廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子等領(lǐng)域,是實(shí)現(xiàn)電路功能的核心部件。通過控制半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運(yùn)動(dòng),這些器件能夠執(zhí)行各種復(fù)雜的電子功能,是現(xiàn)代電子技術(shù)和信息技術(shù)發(fā)展的基石。

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2023-01-10 13:42:12應(yīng)用分享丨Nexsa G2小束斑+特色SnapMap快照成像功能分析SnO?成分半導(dǎo)體器件
01前言近幾年來,隨著國內(nèi)科技產(chǎn)業(yè)的不斷升級(jí),對(duì)微電子器件的需求日益增加。特別是高科技產(chǎn)品的快速發(fā)展,比如智能手機(jī)、電腦、無人機(jī)、新能源汽車、智能機(jī)器人等,對(duì)高性能微電子器件的需求更是呈指數(shù)級(jí)增長,這使得微電子器件自然而然就成為人們研究的熱點(diǎn)材料。在微電子器件的研究中,通常需要對(duì)微電子器件表面進(jìn)行各種加工、改性處理,來使其具有不同的性能。由于X射線光電子能譜儀(XPS)是一種表面分析技術(shù),隨著商業(yè)化XPS設(shè)備的普及,其在微電子器件研究中的應(yīng)用越來越廣泛,逐漸成為微電子器件研究中不可或缺的分析手段。本文將通過賽默飛最 新一代XPS表面分析平臺(tái)Nexsa G2,對(duì)半導(dǎo)體器件表面形成的窄條形SnOx成分進(jìn)行小束斑+特色SnapMap快照成像測(cè)試,展示如何通過設(shè)備小束斑+成像功能,快速全面分析這類特殊小尺寸半導(dǎo)體器件表面成分及其在面內(nèi)分布情況,來輔助評(píng)估表面處理效果及器件質(zhì)量。02樣品情況、測(cè)試方案及測(cè)試設(shè)備樣品如下圖1所示,為表面噴金形成的金箔,對(duì)金箔進(jìn)行處理,中間形成了窄條形的SnOx成分,尺寸約22um(寬)╳193um(長),需要確定SnOx具體成分及其是否在金箔中有擴(kuò)散,來輔助評(píng)估器件質(zhì)量及表面處理效果。圖1 SnOx成分半導(dǎo)體器件示意圖由于形成SnOx成分區(qū)域的尺寸較小,測(cè)試時(shí)采用小束斑XPS測(cè)試+SnapMap快照成像解決方案:小束斑XPS測(cè)試:采用10um束斑,直接聚焦到窄條形區(qū)域,可快速得到樣品表面元素及其化學(xué)態(tài)信息,輔助確定SnOx具體成分。SnapMap快照成像測(cè)試:Nexsa G2成像速度快,可快速得到樣品表面元素及其化學(xué)態(tài)在面內(nèi)分布信息,輔助評(píng)估SnOx成分分布及其擴(kuò)散情況。樣品采用賽默飛Nexsa 系列最 新表面分析平臺(tái)Nexsa G2進(jìn)行測(cè)試。Nexsa G2是一款自動(dòng)化程度高、小束斑性能優(yōu)異;同時(shí),也可實(shí)現(xiàn)多技術(shù)聯(lián)用的高性能、高效率表面分析平臺(tái)。設(shè)備特色的SnapMap快照成像功能,成像測(cè)試速度快,可實(shí)現(xiàn)高效成像分析。設(shè)備如下圖2所示。圖2 賽默飛Nexsa G2 XPS產(chǎn)品03SnOx成分半導(dǎo)體器件小束斑XPS+SnapMap快照成像測(cè)試結(jié)果分析3.1SnOx成分半器件小束斑XPS測(cè)試結(jié)果分析由于形成SnOx成分區(qū)域的尺寸較小,為快速分析此區(qū)域表面元素及化學(xué)態(tài)信息,采用小束斑(10μm),直接聚焦到樣品窄條形區(qū)域進(jìn)行測(cè)試,SnOx成分區(qū)域表面XPS測(cè)試數(shù)據(jù)如下圖3所示:圖3 SnOx成分區(qū)域表面小束斑XPS測(cè)試譜圖及定量結(jié)果由上圖SnOx成分區(qū)域常規(guī)XPS數(shù)據(jù),可得到如下信息:由O1s譜圖,可看到此區(qū)域表面氧元素表現(xiàn)出不同化學(xué)態(tài),主要為C-O/C=O污染成分和Sn-O成分。比較氧元素中Sn-O成分和氧化態(tài)錫元素相對(duì)含量,可看到:原子百分比(At%):Sn(Oxide):O(Sn-O)≈1:2,可判斷SnOx成分主要為SnO2。此區(qū)域表面含較多Au元素。此區(qū)域表面含較多C元素,可判斷表面有一定程度污染。3.2SnOx成分半導(dǎo)體器件SnapMap快照成像測(cè)試結(jié)果分析為分析形成SnOx成分的分布及擴(kuò)散情況,采用小束斑(10um),選擇Sn/Au/O元素進(jìn)行SnapMap快照成像,成像區(qū)域大?。?50μm╳250μm。元素成像圖如下圖4所示(成像圖顏色以熱圖模式顯示)。圖4 Au/Sn元素成像圖及疊加圖由上成像圖,可快速得到Au/Sn元素在面內(nèi)分布情況。顏色越亮,表示對(duì)應(yīng)成分含量越多:分析Au/Sn元素成像譜圖,可直觀看到Au、Sn元素在面內(nèi)分布區(qū)域互補(bǔ)。分析Au/Sn元素成像譜圖疊加,可直觀看到Au、Sn兩元素在面內(nèi)分布情況;同時(shí),可快速判斷形成的SnOx成分沒有出現(xiàn)明顯擴(kuò)散情況。此外,對(duì)Au/Sn/O元素成像圖進(jìn)行了進(jìn)一步處理。在成像譜圖中,選10um╳10um的小尺寸區(qū)域,直接聚焦到Au/Sn元素分布特征區(qū)域回溯成譜,將成像圖轉(zhuǎn)化成XPS譜圖,可快速分析不同區(qū)域元素及化學(xué)態(tài)差異,輔助進(jìn)一步確認(rèn)SnOx成分及其擴(kuò)散情況。Au/Sn/O元素成像圖不同區(qū)域回溯成譜,如下圖5所示。圖5  Au/Sn/O元素成像圖不同位置回溯成譜由上圖,分析Au/Sn/O元素成像圖不同位置回溯成的XPS譜圖,可直觀看到:SnOx成分區(qū)域表面檢出明顯Sn元素信號(hào);同時(shí),此區(qū)域也含有一定量Au元素。由Au/Sn/O元素不同化學(xué)態(tài)含量表格,可看到Sn(Oxide):O(Sn-O)≈1:2,進(jìn)一步確定SnOx區(qū)域成分為SnO2。Au元素區(qū)域表面未檢出Sn信號(hào),說明SnOx成分在此區(qū)域沒有出現(xiàn)明顯擴(kuò)散情況。為進(jìn)一步判斷SnOx成分在與Au分布區(qū)域交界處是否存在擴(kuò)散情況,對(duì)Sn元素成像圖進(jìn)行線掃描處理,將成像圖轉(zhuǎn)化成Sn元素計(jì)數(shù)率隨距離變化圖,如下圖6所示。圖6 Sn元素成像圖線掃描由上圖Sn元素線掃描圖,可直觀看到SnOx成分在Au/Sn交界處也沒有出現(xiàn)明顯擴(kuò)散情況。說明對(duì)Au箔處理后,處理效果好,形成SnOx成分的窄條形區(qū)域質(zhì)量好。04 小結(jié)本文通過賽默飛最 新一代XPS表面分析平臺(tái)Nexsa G2對(duì)金箔表面處理形成SnOx成分的小條形區(qū)域進(jìn)行小束斑XPS+SnapMap快照成像測(cè)試,得到了豐富的樣品信息。小束斑XPS測(cè)試:Nexsa G2,可實(shí)現(xiàn)束斑大小10~400um連續(xù)可調(diào),小束斑下也具有極 佳測(cè)試靈敏度,保證測(cè)試譜圖質(zhì)量。對(duì)于這類特殊小尺寸樣品,直接選擇小束斑,聚焦到小尺寸區(qū)域,可快速得到樣品表面元素及其化學(xué)態(tài)信息。通過這些信息,可輔助快速判斷樣品表面處理形成的SnOx成分為SnO2。SnapMap快照成像測(cè)試:Nexsa G2特色SnapMap快照成像功能,可實(shí)現(xiàn)高效成像測(cè)試,快速得到不同元素及化學(xué)態(tài)在面內(nèi)分布信息。通過分析Au/Sn/O元素成像圖,可進(jìn)一步確定SnOx成分為SnO2;同時(shí),可確定SnOx成分沒有出現(xiàn)擴(kuò)散情況,說明樣品表面處理效果較好,形成SnOx成分的窄條形區(qū)域質(zhì)量好。
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2020-10-15 11:24:37吉時(shí)利源表在半導(dǎo)體器件C-V特性測(cè)量的應(yīng)用
電容-電壓(C-V)測(cè)量廣泛用于測(cè)量半導(dǎo)體參數(shù),尤其是MOS CAP和MOSFET結(jié)構(gòu),C-V 測(cè)試可以方便的確定二氧化硅層厚度dox、襯底摻雜濃度N、氧化層中可動(dòng)電荷面密度Q1、和固定電荷面密度Qfc等參數(shù)。C-V測(cè)試方法進(jìn)行 C-V 測(cè)量時(shí),通常在電容兩端施加直流偏壓,同時(shí)利用一個(gè)交流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。一般這類測(cè)量中使用的交流信號(hào)頻率在10KHz 到10MHz 之間。所加載的直流偏壓用作直流電壓掃描,掃描過程中測(cè)試待測(cè)器件待測(cè)器件的交流電壓和電流,從而計(jì)算出不同電壓下的電容值。C-V測(cè)試系統(tǒng)LCR表與待測(cè)件連接圖MOS電容的C-V測(cè)試系統(tǒng)主要由源表、LCR 表、探針臺(tái)和上位機(jī)軟件組成。LCR 表支持的測(cè)量頻率范圍在 0.1Hz~30MHz。源表(SMU) 負(fù)責(zé)提供可調(diào)直流電壓偏置,通過偏置夾具盒CT8001 加載在待測(cè)件上。以PCA1000LCR表和吉時(shí)利2450源表組成的C-V 測(cè)試系統(tǒng)為例,可以滿足精確測(cè)量的要求:吉時(shí)利2450系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)吉時(shí)利2450型觸摸屏數(shù)字源表是一款集I—V特性測(cè)試、曲線追蹤儀和半導(dǎo)體分析儀功能于一體的低成本數(shù)字源表。吉時(shí)利2450豐富的功能也讓它非常適合集成到自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中:●嵌入式測(cè)試腳本處理器 (TSP):它將完整的測(cè)度程序加載到儀器的非易失性存儲(chǔ)器,無需依賴外部PC控制器,產(chǎn)能更高?!馮SP-Link通信總線:支持測(cè)試系統(tǒng)擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)多臺(tái)2450儀器和其他基于TSP技術(shù)儀器的系統(tǒng)拓展,拓展的測(cè)試系統(tǒng)最多可連接32臺(tái)2450,在一臺(tái)主儀器的TSP控制下進(jìn)行多點(diǎn)或多通道并行測(cè)試?!窦嫒莸?400工作模式:除了2450 SCPI工作模式, 2450還支持2400 SCPI工作模式,并兼容現(xiàn)有的2400 SCPI程序。這保護(hù)了用戶的軟件投資,避免儀器升級(jí)換代所帶來測(cè)試軟件的轉(zhuǎn)換工作。●PC連接和自動(dòng)化:后面板三同軸電纜連接端口、儀器通信接口(GPIB、USB 2.0和LXI/Ethernet)、D型9針數(shù)字I/O端口(用于內(nèi)部/外部觸發(fā)信號(hào)及機(jī)械臂控制)、儀器安全互鎖裝置及TSP-Link連接端口簡化多儀器測(cè)試系統(tǒng)的集成。安泰測(cè)試作為泰克吉時(shí)利長期合作伙伴,專業(yè)提供設(shè)備選型和測(cè)試方案的提供,為西安多家企業(yè)和院校提供吉時(shí)利源表現(xiàn)場演示,并獲得客戶的高度認(rèn)可,如果您想了解吉時(shí)利源表更多應(yīng)用方案,歡迎訪問安泰測(cè)試網(wǎng)。
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2020-03-17 09:39:36半導(dǎo)體器件金鍵合引線的橫截面
       本文描述了對(duì)半導(dǎo)體器件里金鍵合引線與電極(鋁焊盤)界面結(jié)合缺陷的觀察和分析。 截面拋光儀(CP)對(duì)金鍵合引線界面橫截面進(jìn)行拋光。       使用JEOL的橫截面拋光儀(簡稱CP)對(duì)樣品進(jìn)行橫截面拋光,CP是一種利用氬離子束轟擊樣品表面的從而得到無應(yīng)力破壞的平滑橫截面的掃描電鏡制樣設(shè)備??杉庸じ鞣N軟硬復(fù)合材料與傳統(tǒng)機(jī)械拋光相比,不會(huì)產(chǎn)生加工痕跡和扭曲變形。       下圖是金線和鋁焊盤交界處的背散射電子成分像,可清晰地觀察到通道襯度和晶體的晶粒尺寸。       X-Ray譜圖顯示了金線和電極焊盤交界處元素的空間分布。按照從上而下的順序, ① 金鍵合引線的Au層部分,可見通道襯度 ② 金屬間化合物(IMC)層Au-Al合金層 ③ Al電極 ④SiO2 層和 ⑤ Si 基板。       我們知道IMC層的成型及厚度取決于鍵合后熱處理的溫度和時(shí)間,熱處理的工藝甚至可能會(huì)導(dǎo)致界面IMC層出現(xiàn)剝離。       通過利用CP和SEM,可直接檢測(cè)橫截面方向IMC層的厚度及濃度,因此可用于半導(dǎo)體器件產(chǎn)品的質(zhì)量管理和成品率監(jiān)控。
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2019-09-06 13:43:11吉時(shí)利半導(dǎo)體器件C-V特性測(cè)試方案
C-V測(cè)試要求測(cè)試設(shè)備滿足寬頻率范圍的需求,同時(shí)連線簡單,系統(tǒng)易于搭建,并具備系統(tǒng)補(bǔ)償功能,以補(bǔ)償系統(tǒng)寄生電容引入的誤差。在CV特性測(cè)試方案中,同時(shí)集成了美國吉時(shí)利公司源表(SMU)和合作伙伴針對(duì)CV測(cè)試設(shè)計(jì)的專用精 密LCR分析儀。源表SMU可以輸出正負(fù)電壓,電壓 輸出分辨率高達(dá)500nV。同時(shí)配備的多款LCR表和 CT8001 直流偏置夾具,可以覆蓋 100Hz~ 1MHz 頻 率和正負(fù)200V電壓范圍內(nèi)的測(cè)試范圍?!锇珻-V(電容-電壓),C-T(電容-時(shí)間),C-F (電容-頻率)等多項(xiàng)測(cè)試測(cè)試功能,C-V測(cè)試可同時(shí)支持測(cè)試四條不同頻率下的曲線★提供外置直流偏壓盒,偏壓支持到正負(fù)200V, 頻率范圍 100Hz - 1MHz。測(cè)試功能:頻率-電容掃描測(cè)試MOS器件二氧化硅層厚度、襯底摻雜濃度等參數(shù)的計(jì)算MOS電容的 C-V 特性測(cè)試方案系統(tǒng)主要由源表、LCR 表、探針臺(tái)和上位機(jī)軟件組成。 LCR 表支持的測(cè)量頻率范圍在0.1Hz~ 30MHz。源表 (SMU)負(fù)責(zé)提供可調(diào)直流電壓偏置,通過偏置夾具盒 CT8001加載在待測(cè)件上。下表中參數(shù)以 PCA1000 LCR 表和 2450 源表組成的 C-V測(cè)試系統(tǒng)為例:
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2025-04-21 12:45:20氦質(zhì)譜檢漏儀在半導(dǎo)體設(shè)備的運(yùn)用主要是什么?
隨著半導(dǎo)體制造工藝向更精密化、集成化方向發(fā)展,設(shè)備氣密性檢測(cè)已成為保障芯片良率與可靠性的核心環(huán)節(jié)。氦質(zhì)譜檢漏儀憑借其超高靈敏度和精準(zhǔn)定位能力,正成為半導(dǎo)體行業(yè)不可或缺的質(zhì)量守護(hù)者。本文將從技術(shù)原理、應(yīng)用場景、經(jīng)濟(jì)效益等維度,深度解析該技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的革新價(jià)值。 一、技術(shù)原理:磁場中的離子軌跡解碼微觀泄漏氦質(zhì)譜檢漏儀基于質(zhì)譜學(xué)原理,通過電離室將氦氣分子電離為帶正電的氦離子,利用磁場中不同質(zhì)荷比離子的偏轉(zhuǎn)半徑差異實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分離。當(dāng)加速電壓與磁場強(qiáng)度固定時(shí),特定質(zhì)量的氦離子將沿預(yù)定軌道抵達(dá)接收極,形成可量化信號(hào)。采用逆擴(kuò)散檢漏技術(shù)時(shí),氦氣分子可逆著分子泵氣流方向進(jìn)入質(zhì)譜室,在避免電離室污染的同時(shí)實(shí)現(xiàn)10-12 Pa·m3/s量級(jí)的極限檢測(cè)靈敏度。相較于傳統(tǒng)水檢法或壓差法,該技術(shù)檢測(cè)精度提升百萬倍,且具備無損檢測(cè)特性。 二、半導(dǎo)體設(shè)備的極致密封要求半導(dǎo)體制造裝備對(duì)氣密性的要求近乎苛刻:內(nèi)襯部件需承受1.33×10-8 Pa的超高真空,加熱器在200℃高溫下的氦測(cè)漏率需低于5×10-6 mbar·L/s,而晶圓反應(yīng)腔體的靜態(tài)泄漏率必須控制在0.001 ml/min以下。任何微米級(jí)泄漏都將導(dǎo)致真空失效、工藝氣體污染或晶圓特性劣化。例如,極紫外光刻機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)若存在10-9 Pa·m3/s的泄漏,就會(huì)造成鏡面污染和光路散射,直接導(dǎo)致芯片良率下降30%以上。 三、全產(chǎn)業(yè)鏈滲透:從晶圓制造到封裝測(cè)試在晶圓制造環(huán)節(jié),該技術(shù)應(yīng)用于磁控濺射設(shè)備、等離子刻蝕機(jī)(ICP/PECVD)等關(guān)鍵設(shè)備。某12英寸晶圓廠的離子注入機(jī)采用ASM 390檢漏儀后,將真空腔體泄漏排查時(shí)間從72小時(shí)縮短至4小時(shí),設(shè)備稼動(dòng)率提升15%。在封裝測(cè)試階段,TO封裝器件的氦檢漏率需低于1×10-8 Pa·m3/s,通過真空箱法可實(shí)現(xiàn)每小時(shí)3000顆芯片的全自動(dòng)檢測(cè)。典型案例顯示,某頭部封測(cè)企業(yè)引入ZQJ-2300系統(tǒng)后,封裝不良率從500ppm降至50ppm,年節(jié)約返修成本超2000萬元。 四、經(jīng)濟(jì)效益與行業(yè)變革據(jù)QYResearch數(shù)據(jù),中國半導(dǎo)體用氦質(zhì)譜檢漏儀市場規(guī)模在2023年突破8.7億元,年復(fù)合增長率達(dá)19.3%。設(shè)備制造商通過精準(zhǔn)檢漏可將工藝氣體損耗降低40%,同時(shí)避免因泄漏導(dǎo)致的設(shè)備宕機(jī)損失。以5納米制程產(chǎn)線為例,單臺(tái)光刻機(jī)年度檢漏維護(hù)成本約120萬元,但泄漏事故導(dǎo)致的停產(chǎn)損失高達(dá)5000萬元/日。行業(yè)測(cè)算表明,每投入1元檢漏設(shè)備成本,可產(chǎn)生8.3元的綜合效益。 五、技術(shù)演進(jìn):智能化與系統(tǒng)集成新一代設(shè)備正融合AI算法與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),如皖儀科技的iLeak云平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)檢漏儀數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)分析,泄漏定位精度提升至0.1mm級(jí)。Pfeiffer推出的ASM 560系列集成機(jī)器學(xué)習(xí)模塊,可自動(dòng)識(shí)別虛警信號(hào),使誤報(bào)率從5%降至0.3%。行業(yè)專家預(yù)測(cè),2026年后具備自診斷功能的智能檢漏系統(tǒng)將覆蓋80%的12英寸晶圓產(chǎn)線。 隨著3D封裝、碳化硅功率器件等新技術(shù)普及,氦質(zhì)譜檢漏技術(shù)將持續(xù)突破物理極限。國內(nèi)外廠商競相研發(fā)基于量子傳感器的第三代檢漏儀,目標(biāo)在2030年前實(shí)現(xiàn)10-15 Pa·m3/s的分子級(jí)泄漏檢測(cè),為半導(dǎo)體制造構(gòu)筑更堅(jiān)固的質(zhì)量防線。
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多普勒電泳光散射
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自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)
液相實(shí)驗(yàn)室廢液桶收集密閉安全蓋
GC-IMS技術(shù)