Неразрушающие методы контроля параметров полупроводниковых материалов и структур. Смирнов В.И. - 23 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

23
3. ЭЛЕКТРОННО-ЗОНДОВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Просвечивающая электронная микроскопия
Просвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) – это электронно-
оптический прибор, в котором для наблюдения и регистрации увеличенно-
го в десятки и сотни тысяч раз изображения объекта вместо световых лу-
чей используются пучки электронов, ускоренных до энергии 50–1000 кэВ в
условиях высокого вакуума (10
-5
– 10
-10
мм. рт. ст.). ПЭМ служит для по-
лучения информации о геометрических характеристиках, морфологии,
кристаллографической структуре и локальном элементном составе объек-
та. Он позволяет изучать непосредственно тонкие объекты (толщиной до
1 мкм), островковые пленки, нанокристаллы, дефекты в кристаллических
решетках с разрешением до 0,1 нм и косвенно (методом реплик) – поверх-
ность массивных образцов с
разрешением на уровне 1 нм.
Электронный микроскоп принадлежит к числу наиболее полезных
приборов, предназначенных для исследования микроструктуры вещества.
Важная его особенность – высокая разрешающая способность, под которой
понимается способность давать раздельное изображение точек, располо-
женных в непосредственной близости друг к другу. В световой оптике
предел разрешения равен примерно половине длины волны используемого
в микроскопе излучения, что составляет около 250 нм. Длина волны элек-
тронов в ПЭМ при энергии электронов 100 кэВ равна 0,0037 нм, но пре-
дельно высокое разрешение электронного микроскопа не удается получить
из-за наличия некорректируемых аберраций электронной оптики. В на-
стоящее время гарантированное разрешение серийных ПЭМ с ускоряю-
щим напряжением 100-300 кэВ равно 0,1-0,2 нм
. Столь высокое разреше-
ние, превышающее разрешение светового микроскопа в несколько тысяч
раз, позволяет, например, наблюдать атомы тяжелых металлов в отдель-
ных молекулах.
Электронный микроскоп широко используется в различных областях
науки и техники. Например, в материаловедении электронный микроскоп
позволил изучить процессы роста и кристаллизации тонких пленок, струк-
турные превращения в процессе
термической обработки и механического
воздействия. Практически все разработки полупроводниковой электроники
связаны с использованием электронного микроскопа для визуализации де-
фектов и тонкой структуры кристаллов и слоев, выявления причин отказов и т. д.
Схема микроскопа и ход электронных лучей в нем приведены на
рис. 3.1. Катод испускает электроны, которые ускоряются полем, созда-
ваемым
между анодом и катодом, до больших энергий порядка сотен ки-
лоэлектронвольт. Конденсорная линза (обычно их две) создает узкий пу-
чок параллельных лучей, направляемых на образец. Диаметр пучка со-
ставляет примерно 50 мкм при использовании одной конденсорной линзы

Страницы