穿透式电子显微镜应用领域分析

分析应用

1. 穿透式电子显微镜：明视野(Bright Field, BF)/暗视野(Dark Field, DF)/高解析度影像→点解析度2.4 Å，线解析度1.02 Å
2. 扫描穿透式电子侦测器(STEM)：明视野(BF)/高角度环状暗视野(HAADF) →解析度1.9 Å
3. 电子能量损失能谱仪(Electron Energy Loss Spectrometry, EELS)：元素图谱/线扫描/电子能量散失能谱→大面积影像分析(20微米，斜对角)，绝佳的均一能量分析(在200 kV下，最大差异小于±1 eV)
4. X-光能谱散佈分析：元素图谱/线扫描/X-光能谱
5. 择区电子绕射(Selective Area Diffraction, SAD)
6. 奈米电子束绕射(Nano Beam Diffraction, NBD)：电子束直径小于5奈米，可以提供准确之绕射点图形

原子影像、材料晶格与晶面间距等奈米尺度以下的高解析成像
成长在单晶硅基材上的闸极氧化层(Gate Oxide)其上覆以複晶硅。超薄闸极氧化层只有两层原子堆叠的厚度，在高解析影像下晶格结构清楚呈现。

晶格缺陷观察
蓝宝石(Sapphire)基材上成长GaN蓝光发光二极体(Light Emitting Diode, LED)。图中可见晶粒表面粗造的磊晶晶面(Epitaxial Facets)，而位于靠近试片表面的层次为量子井(Quantum Well) 发光层。磊晶层中清晰可辨之线状暗线有长有短称为旋转差排(Threading Dislocation)，底部网状交错分佈之线为磊晶层与蓝宝石基材晶格常数不匹配产生之介面差排(Misfit Dislocation)。

成分分析
不完全的位元线接触孔(Bit Line Contact)蚀刻，在金属接触孔底部，留下未蚀刻乾淨之氧化硅及氮化硅绝缘层。电子能量损失能谱仪(Electron Energy Loss Spectrometry, EELS)元素图谱(mapping)提供了足够的证据确认此绝缘层为氮化硅材料。
Zero loss image EELS mapping

Z-contrast(HAADF)影像
高角度环状暗视野像(HAADF)又称原子序对比(Z-contrast)影像。环状设计的影像感测器仅能接收高角度散射之电子，因此能过滤掉绕射对比进而呈现出纯淨之元素分佈影像；对于不同材料的各金属层，HAADF侦测器可以依材料之原子序大小，呈现不同之亮度灰阶，加强材料层之间的对比，相较于传统之视野影像有更佳之成分鑑别率。

微区域电子绕射分析(Nano Beam Diffraction, NBD)
我们的微区域电子绕射分析 (Nano Beam Diffraction, NBD)，可以利用极细小的电子束 (5nm 以下) 来做绕射图样，对于结晶性材料的元素成分、晶体结构，提供了另一种解析的方法；相较于其他表面分析技术 (SIMS, Auger, ESCA, XPS, ... etc.)，一般都需要50~500um 以上的侦测区域，TEM 的微区元素结构分析是所有材料分析工具中优质的选择。