Electron Canalización de imágenes de contraste para Rapid III-V heteroepitaxial Caracterización

Resumen

Se describe el uso de imágenes de contraste de canalización de electrones en un microscopio electrónico de barrido para caracterizar defectos en películas delgadas heteroexpitaxiales III-V/Si. Este método produce resultados similares a la microscopía electrónica de transmisión en plano, pero en un tiempo significativamente menor debido a la falta de la preparación requerida de la muestra.

Resumen

Las dislocaciones de desajuste en capas heteroepitaxiales de GaP cultivadas en sustratos de Si(001) se caracterizan mediante el uso de imágenes de contraste de canalización de electrones (ECCI) en un microscopio electrónico de barrido (SEM). ECCI permite obtener imágenes de defectos y características cristalográficas en condiciones de difracción específicas, similares a las posibles a través de la microscopía electrónica de transmisión en planta (PV-TEM). Una ventaja particular de la técnica ECCI es que requiere poca o ninguna preparación de la muestra y, de hecho, puede utilizar muestras de gran superficie tal como se producen, lo que la convierte en un método de caracterización de rendimiento considerablemente mayor que la TEM. Al igual que en el TEM, se pueden obtener diferentes condiciones de difracción con ECCI inclinando y girando la muestra en el SEM. Esta capacidad permite la obtención selectiva de imágenes de defectos específicos, como dislocaciones de desajuste en la interfaz GaP/Si, con altos niveles de contraste, que están determinados por los criterios de invisibilidad estándar. Se describe un ejemplo de aplicación de esta técnica en la que se utilizan imágenes ECCI para determinar el espesor crítico para la nucleación por dislocación de GaP-on-Si mediante la obtención de imágenes de una gama de muestras con varios espesores de epicapa de GaP. Se proporcionan ejemplos de micrografías ECCI de tipos de defectos adicionales, incluidas las dislocaciones de roscado y una falla de apilamiento, como demostración de su amplia aplicabilidad similar a TEM. En última instancia, la combinación de capacidades similares a las de TEM (alta resolución espacial y riqueza de datos microestructurales) con la conveniencia y la velocidad de SEM, posicionan a ECCI como una poderosa herramienta para la caracterización rápida de materiales cristalinos.

Introducción

Caracterización detallada de los defectos cristalinos y microestructura es un aspecto de vital importancia de los materiales semiconductores y la investigación dispositivo ya que tales defectos pueden tener un impacto significativo, negativo en el rendimiento del dispositivo. Actualmente, la microscopía electrónica de transmisión (TEM) es la técnica más ampliamente aceptado y utilizado para la caracterización detallada de los defectos extendidos - luxaciones, fallas de apilamiento, gemelos, dominios antifase, etc. -, ya que permite la proyección de imagen directa de una amplia variedad de defectos con amplia resolución espacial. Desafortunadamente, TEM es un enfoque ....

Protocolo

Este protocolo fue escrito con la presunción de que el lector tendrá una comprensión de trabajo de operación estándar SEM. Dependiendo del fabricante, modelo e incluso la versión de software, cada SEM puede tener significativamente diferentes interfaces de hardware y / o software. El mismo puede decirse con respecto a la configuración interna del instrumento; el operador debe ser cauteloso y atento al seguir este protocolo, ya que incluso cambios relativamente pequeños en tamaño de la muestra / la geometría, la orientación de la muestra (inclinación, rotación), y la distancia de trabajo, pueden presentar un riesgo para la toma de contacto con el polo pieza, especialm....

Resultados

El GAP / muestras de Si para este estudio fueron cultivadas por deposición de vapor químico metálico-orgánico (MOCVD) en un Aixtron 3 × 2 reactor ducha monobloc siguiente proceso heteroepitaxial de los autores informó anteriormente. ¹⁷ Todos los crecimientos se realizaron en 4 pulgadas Si ( 001) sustratos con misorientation intencional (sobrante) de 6 ° hacia [110]. Todas las imágenes ECCI se realizó en muestras AS-cultivadas sin preparación de la muestra adicional alguno (aparte de escisión para producir apr.......

Discusión

Un voltaje de aceleración de 25 kV se utilizó para este estudio. El voltaje de aceleración determinará la profundidad de penetración del haz de electrones; con mayor voltaje de aceleración, habrá señal procedente de la EEB mayores profundidades en la muestra. El alto voltaje de aceleración fue elegido para este sistema, ya que permite la visibilidad de las dislocaciones que están lejos de la superficie de la muestra, enterrados en la interfase. Otros tipos de defectos / características pueden ser más o menos visible a d.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Sirion Field Emission SEM	FEI/Phillips	516113	SEM de emisión de campo con un rango de voltaje de haz de 200 V - 30 kV, equipado con un detector de electrones retrodispersados
Muestra de interés	Producido		Sintetizado/cultivado internamente a través de MOCVD
PELCO SEMClip	Ted Pella, Inc.	16119-10	Muestrario SEM reutilizable y no adhesivo (el accesorio adhesivo también funcionará)

internamente