Análisis Cuantitativo Del Sitio Atómico De Los Dopantes Funcionales / Defectos Puntuales En Materiales Cristalinos Por Microanálisis Mejorado Por Canalización De Electrones-Mejorado

Este nuevo esquema de análisis elemental y químico se puede utilizar para derivar cuantitativamente información dependiente del sitio para impurezas o dopantes dentro de un espécimen utilizando espectroscopias de rayos X dispersivas de energía y pérdida de energía de electrones. La técnica es simple, de bajo costo y cuantitativamente confiable en comparación con otras técnicas analíticas disponibles actualmente y no requiere equipos de última generación. Este método es ampliamente aplicable no sólo al análisis de dopantes en un solo cristal, sino también al análisis de la estructura local de los defectos de celosía asociados con vacantes, intersticiales y límites de grano.

Demostrando el procedimiento estará Masahiro Ohtsuka, un profesor de mi laboratorio. Para montar una muestra de película delgada para microscopía electrónica de transmisión, cargue la muestra en un soporte de muestra de microscopio electrónico de transmisión de doble inclinación e inserte el soporte en un microscopio electrónico de transmisión equipado con un modo de barrido y un detector de rayos X de dispersión de energía. Después de realizar un procedimiento rutinario de alineación del haz de microscopio electrónico de transmisión, haga clic en Pantalla de imagen de escaneo de archivos adjuntos para navegar al modo STEM.

Para realizar una alineación del eje óptico, haga clic en Balanceo y, a continuación, haga clic en El punto para detener el movimiento de balanceo del haz. Cuando el balanceo se haya detenido, retire la muestra del campo de visión y utilice los botones de flecha de ampliación para establecer el rango de balanceo del haz en menos de más o menos dos grados. Gire la perilla de brillo en el sentido de las agujas del reloj al límite y ajuste la perilla gruesa de enfoque de objeto en sentido contrario a las agujas del reloj a una condición de bajo foco.

Un punto cáustico aparecerá en la pantalla de visualización fluorescente. Pulse Bright Tilt y utilice las perillas deflectoras para mover el punto cáustico al centro de la pantalla fluorescente. Pulse el botón Enfoque estándar y gire la perilla brillo en sentido contrario a las agujas del reloj hasta que aparezca un punto cáustico alternativo en la pantalla fluorescente.

Pulse F3 y utilice las perillas deflectoras para mover el punto del haz al centro de la pantalla. A continuación, repita los pasos de alineación óptica recién demostrados hasta que la posición del haz permanezca en el centro, incluso si se cambia la condición de la lente. Para colimatar el haz incidente, primero inserte la tercera apertura más grande del condensador girando la perilla de apertura en el sentido de las agujas del reloj y, a continuación, ajuste su posición manualmente al centro del eje óptico utilizando dos tornillos conectados.

Y use la perilla de brillo junto con las perillas deflectoras y el estigma del condensador para ajustar el estigmador de la lente del condensador hasta que la forma del haz se enfoque coaxialmente. Pulse Wobbler de alta tensión y ajuste el mando brillo para minimizar la fluctuación del tamaño del haz con el cambio en el voltaje de aceleración para ajustar el ángulo de convergencia del haz al mínimo. Presione Wobbler de alta tensión de nuevo para detener el wobbler de alta tensión.

Para definir el punto de pivote, active el modo de mantenimiento según las instrucciones del fabricante y seleccione JEOLS, Scan/Focus y Scan Control. Después de hacer clic en Corrección y escaneo, utilice los mandos Deflector y Enfoque de objeto Fino para minimizar el cambio de haz con el balanceo del haz. A continuación, utilice las teclas de control Z para que coincida con la altura de la muestra y el punto de pivote para que la muestra se centra en la pantalla fluorescente.

Para realizar una alineación de haz final para obtener un patrón de canalización de electrones para la muestra, mueva el área de interés de la muestra de nuevo al centro y haga clic en Escanear para iniciar el balanceo del haz. Gire manualmente el cilindro anular del detector de campo oscuro en el sentido de las agujas del reloj e inserte el detector. Ajuste las perillas del deflector mientras mantiene pulsada la tecla PLA para ajustar la posición del detector al centro de la posición del haz y compruebe STEI-DF.

Aparecerá un patrón de canalización de electrones. Ajuste el brillo y el contraste para optimizar la vista del patrón, girando ligeramente la perilla brillo para obtener el contraste más agudo según sea necesario. Para recoger los espectros de rayos X dispersivos de energía, en el modo de balanceo del haz, utilice el método de imágenes espectrales en función de los ángulos de inclinación del haz en las direcciones x e y para mostrar la distribución de intensidad elemental para elementos especificados.

Para obtener un patrón de canalización ionizante, utilice la función de escaneo de línea para realizar una medición de inclinación 1D de una fila sistemática de reflexiones. Las flechas amarillas aparecerán en la vista previa del patrón de canalización de electrones para especificar el rango de medición. Detenga las mediciones cuando se obtengan suficientes estadísticas de datos.

En estas imágenes representativas, se muestran los patrones experimentales de electrones y canalización de ionización para el titanato de bario, el bario L, el bario K alfa y el oxígeno K alfa cerca de los ejes de zona 100 y 110, respectivamente. Aquí, los patrones del electrón y de la ionización-canalización del calcio K, de lata L, de O-K, del europio L, y del itrio L para la muestra cododo-dopada del óxido de estaño del calcio del itrio del europio cerca de la zona 100 pueden ser observados. El patrón del ionizante-canal del lantano del europio en este análisis estaba más cercano al patrón del calcio K mientras que el patrón del itrio L estaba más cercano a ése observado para el estaño L.These datos sugieren que los sitios de la ocupación del europio y del itrio podrían ser sesgados, como se esperaba.

Las ocupaciones del sitio de las impurezas y las concentraciones de impurezas de todas las muestras se indican en la tabla. Según lo observado, para el europio solamente dopado el óxido de estaño del calcio, el europio ocupó los sitios del calcio y del estaño igualmente, constante con los resultados de la difracción de la radiografía, análisis de Rietveld. En cambio, el europio y el itrio ocuparon los sitios del calcio y del estaño en las muestras co-dopadas en los ratios de aproximadamente siete a tres y cuatro a seis, respectivamente, sesgados perceptiblemente, como se esperaba, mientras que mantenían la condición de la neutralidad de la carga dentro de las actuales precisiones experimentales.

Es importante observar cuidadosamente el borde del haz y la muestra para determinar las condiciones óptimas de enfoque, aunque es posible un ligero ajuste final. Si no tiene un modo de balanceo de haz en su TEM, un complemento de software llamado QED, que se ejecuta en Gatan Microscopy Suite, puede implementar el mismo esquema.