Name: Uitgebreide karakterisatie van Extended Defecten in Semiconductor Materials door een Scanning Electron Microscope (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-28T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 14 s
Description: Leer uitgebreide karakterisatie van defecten in halfgeleidermaterialen met een scanning electron microscope. Deze methode onthult optische, elektrische en structurele eigenschappen van dislocaties en korrelgrenzen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De ondersteuning van dit werk door de Duitse Onderzoeksstichting (DFG) binnen het kader van de Onderzoeksopleiding 1621 wordt dankbaar erkend door Paul Chekhonin. Alle auteurs zijn Dietmar Temmler (Fraunhofer FEP Dresden) dankbaar voor het verstrekken van de door middel van een elektronenbundel verwerkte Si-monsters die herkristallisatie in vloeibare fase laten zien. Speciale dank gaat uit naar Stefan Saager en Jakob Holfeld voor de voorbereiding van de figuren voor de SEM-apparatuur en de EBSD-opstelling. We danken Michael Stavola voor gedetailleerde discussies en hulp bij dit werk.

<ol><li>Alexander, H. Chapter 6, Dislocations. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAlexander%2C+H+%22Electronic+Structure+and+Properties+of+Semiconductors%22">Electronic Structure and Properties of Semiconductors</a>. Schröter, E. , Materials Science and Technology; 4. VCH Basel. 249-319 (1991).</li>
<li>Mahajan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Defects+in+semiconductors+and+their+effects+on+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Defects in semiconductors and their effects on devices.</a> Acta Mater. 48, 137-149 (2000).</li>
<li>Holt, D. B., Yacobi, B. G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHolt%2C+DB+%22Extended+Defects+in+Semiconductors-+Electronic+Properties%2C+Device+Effects+and+Structures%22">Extended Defects in Semiconductors- Electronic Properties, Device Effects and Structures</a>. , Cambridge University Press. (2007).</li>
<li>Hornstra, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Models+of+grain+boundaries+in+the+diamond+lattice%5BTitle%5D)+AND+%22Physica%22%5BJournal%5D)">Models of grain boundaries in the diamond lattice.</a> Physica. 25 (1-6), 409-422 (1959).</li>
<li>Randle, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystallographic+characterization+of+planes+in+the+scanning+electron+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Charact%22%5BJournal%5D)">Crystallographic characterization of planes in the scanning electron microscope.</a> Mater. Charact. 34 (1), 29-34 (1995).</li>
<li>Wilkinson, A. J., Meaden, G., Dingley, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+elastic+strain+measurement+from+electron+backscatter+diffraction+patterns%3A+New+levels+of+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">High-resolution elastic strain measurement from electron backscatter diffraction patterns: New levels of sensitivity.</a> Ultramicroscopy. 106 (4-5), 307-313 (2006).</li>
<li>Wilkinson, A. J., Meaden, G., Dingley, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+resolution+mapping+of+strains+and+rotations+using+electron+backscatter+diffraction%3A+New+levels+of+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">High resolution mapping of strains and rotations using electron backscatter diffraction: New levels of sensitivity.</a> Ultramicroscopy. 106 (4-5), 307-313 (2006).</li>
<li>Drozdov, N. A., Patrin, A. A., Tkachev, V. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recombination+radiation+on+dislocations+in+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22JETP+Lett%22%5BJournal%5D)">Recombination radiation on dislocations in silicon.</a> JETP Lett. 23 (11), 597-599 (1976).</li>
<li>Dean, P. J., Williams, G. M., Blackmore, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+type+of+optical+transition+observed+in+MBE+grown+CdTe%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys.+D%3A+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Novel type of optical transition observed in MBE grown CdTe.</a> J Phys. D: Appl. Phys. 17 (11), 2291-2300 (1984).</li>
<li>Nacke, M., Allardt, M., Chekhonin, P., Hieckmann, E., Skrotzki, W., Weber, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigations+on+residual+strains+and+the+cathodoluminescence+and+electron+beam+induced+current+signal+of+grain+boundaries+in+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Investigations on residual strains and the cathodoluminescence and electron beam induced current signal of grain boundaries in silicon.</a> J. Appl. Phys. 115 (16), 163511-1-163511-8 (2014).</li>
<li>Ikeda, K., Sekiguchi, T., Ito, S., Suezawa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EBIC+and+Cathodoluminescence+Study+of+the+Bonded+Silicon+Wafers%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Phenom%22%5BJournal%5D)">EBIC and Cathodoluminescence Study of the Bonded Silicon Wafers.</a> Solid State Phenom. 63-64, 481-488 (1998).</li>
<li>Sekiguchi, T., Ito, S., Kanai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathodoluminescence+study+on+the+tilt+and+twist+boundaries+in+bonded+silicon+wafers%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+B%22%5BJournal%5D)">Cathodoluminescence study on the tilt and twist boundaries in bonded silicon wafers.</a> Mater. Sci. Eng. B. 91-92 (4), 244-247 (2002).</li>
<li>Lee, W., Chen, J., Chen, B., Chang, J., Sekiguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathodoluminescence+study+of+dislocation-related+luminescence+from+small-angle+grain+boundaries+in+multicrystalline+silicon%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Cathodoluminescence study of dislocation-related luminescence from small-angle grain boundaries in multicrystalline silicon.</a> Appl. Phys. Lett. 94, 112103(2009).</li>
<li>Donolato, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+of+beam+induced+current+characterization+of+grain+boundaries+in+polycrystalline+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Theory of beam induced current characterization of grain boundaries in polycrystalline solar cells.</a> J. Appl. Phys. 54 (3), 1314-1322 (1983).</li>
<li>Kittler, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regular+Dislocation+Networks+in+Silicon+as+a+Tool+for+Nanostructure+Devices+used+in+Optics%2C+Biology%2C+and+Electronics%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Regular Dislocation Networks in Silicon as a Tool for Nanostructure Devices used in Optics, Biology, and Electronics.</a> Small. 3 (6), 964-973 (2007).</li>
<li>Kveder, V., Kittler, M., Schröter, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recombination+activity+of+contaminated+dislocations+in+silicon%3A+A+model+describing+electron-beam-induced+current+contrast+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+B%22%5BJournal%5D)">Recombination activity of contaminated dislocations in silicon: A model describing electron-beam-induced current contrast behavior.</a> Phys. Rev. B. 63, 115208(2001).</li>
<li>Higgs, V., Lighthowlers, E. C., Norman, C. E., Kightley, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterisation+of+dislocations+in+the+presence+of+transition+metal+contamination%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Forum%22%5BJournal%5D)">Characterisation of dislocations in the presence of transition metal contamination.</a> Mater. Sci. Forum. 83-87, 1309-1314 (1992).</li>
<li>Donolato, C., Bell, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+grain+boundaries+in+polycrystalline+solar+cells+using+a+computerized+electron+beam+induced+current+system%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Sci.+Instrum%22%5BJournal%5D)">Characterization of grain boundaries in polycrystalline solar cells using a computerized electron beam induced current system.</a> Rev. Sci. Instrum. 54 (8), 1005-1008 (1983).</li>
<li>Wilkinson, A. J., Meaden, G., Dingley, D. J. chap. 17, Mapping Strains Using Electron Backscatter Diffraction. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWilkinson%2C+AJ+%22Electron+Backscatter+Diffraction+in+Material+Science%22">Electron Backscatter Diffraction in Material Science</a>. Schwartz, A. J., Kumar, M., Adams, B. L., Field, D. P. , 2nd Edition, Kluwer Academics/Plenum Publishers. New York. 231-249 (2009).</li>
<li>Childs, G. B., Ericks, L. Y., Powell, R. W. National Bureau of Standards. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChilds%2C+GB+%22Thermal+Conductivity+of+Solids+at+Room+Temperature+and+Below%3A+A+Review+and+Compilation+of+the+Literature%22">Thermal Conductivity of Solids at Room Temperature and Below: A Review and Compilation of the Literature</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc13173/m1/1">http://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc13173/m1/1</a> (1973).</li>
<li>Yacobi, B. G., Holt, D. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aYacobi%2C+BG+%22Cathodoluminescence+Microscopy+of+Inorganic+Solids%22">Cathodoluminescence Microscopy of Inorganic Solids</a>. , Plenum Press. New York. (1990).</li>
<li>Everhart, T. E., Hoff, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+Kilovolt+Electron+Energy+Dissipation+vs+Penetration+Distance+in+Solid+Materials%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Determination of Kilovolt Electron Energy Dissipation vs Penetration Distance in Solid Materials.</a> J. Appl. Phys. 42 (13), 5837-5846 (1971).</li>
<li>Zaefferer, S., Elhami, N. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theory+and+application+of+electron+channelling+contrast+imaging+under+controlled+diffraction+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Theory and application of electron channelling contrast imaging under controlled diffraction conditions.</a> Acta Mater. 75, 20-50 (2014).</li>
<li>Schulze, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSchulze%2C+G+%22Metallphysik%22">Metallphysik</a>. , Akademie Verlag. Berlin. (1967).</li>
<li>Jiang, J., Britton, T. B., Wilkinson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+intragranular+stresses+and+dislocation+densities+during+cyclic+deformation+of+polycrystalline+copper%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Evolution of intragranular stresses and dislocation densities during cyclic deformation of polycrystalline copper.</a> Acta Mater. 94, 193-204 (2015).</li>
<li>Inoue, M., Sugimoto, H., Tajima, M., Oshita, Y., Ogura, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscopic+and+spectroscopic+mapping+of+dislocation-related+photoluminescence+in+multicrystalline+silicon+wafers%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci.%3A+Mater.+Electron%22%5BJournal%5D)">Microscopic and spectroscopic mapping of dislocation-related photoluminescence in multicrystalline silicon wafers.</a> J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 19, 132-134 (2008).</li>
<li>Kato, G., Tajima, M., Toyota, H., Ogura, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarized+photoluminescence+imaging+analysis+around+small-angle+grain+boundaries+in+multicrystalline+silicon+wafers+for+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Polarized photoluminescence imaging analysis around small-angle grain boundaries in multicrystalline silicon wafers for solar cells.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 53, 080303(2014).</li>
<li>Tajima, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectroscopy+and+Topography+of+Deep-Level+Luminescence+in+Photovoltaic+Silicon%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Photov%22%5BJournal%5D)">Spectroscopy and Topography of Deep-Level Luminescence in Photovoltaic Silicon.</a> IEEE J. Photov. 4 (6), 1452-1458 (2014).</li>
<li>Yablon, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+and+mechanical+effects+of+frozen-in+stresses+and+strains+in+optical+fibres%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+J.+Sel.+Top.+Quant%22%5BJournal%5D)">Optical and mechanical effects of frozen-in stresses and strains in optical fibres.</a> IEEE J. Sel. Top. Quant. 10 (2), 300-311 (2004).</li>
<li>Herring, R., Norouzpour, M., Saitoh, K., Tanaka, N., Tanji, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+three-dimensional+strain+state+in+crystals+using+self-interfered+split+HOLZ+lines%5BTitle%5D)+AND+%22Ultramicroscopy%22%5BJournal%5D)">Determination of three-dimensional strain state in crystals using self-interfered split HOLZ lines.</a> Ultramicroscopy. 156, 37-40 (2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De SEM biedt de mogelijkheid tot uitgebreide gebreken vinden in het halfgeleidermateriaal en hun structurele, optische en elektrische eigenschappen te karakteriseren door toepassing van ccEBSD, CL en EBIC onderzoeken. In het algemeen is het niet mogelijk om alle drie methoden simultaan uitvoeren op hetzelfde monster. Een combinatie van resultaten die de verschillende complementaire onderzoekmethoden, wanneer uitgevoerd in een redelijke sequentie leidt tot een dieper begrip van de fysische aard van de effecten van verlengde defecten. Voor de CL metingen geven informatie over de optische eigenschappen van verlengde defecten, een cruciale stap in het protocol is het monster positionering procedure (stap 1,6) door ongewenste gloeien van defecten in het monster tijdens de verhitting van de indium folie (die een goede waarborgt thermische en elektrische contact van het monster met het monster houder). Een alternatief voor de procedure voorgesteldeis om het monster op het monster houder van geleidende zilveren plak bij RT monteren. Echter, uit ervaring bekend is dat het organische oplosmiddel in de pasta koolstofverontreiniging op het monsteroppervlak tijdens het scannen in de SEM kan veroorzaken. De verontreiniging degradeert de kwaliteit van de beelden CL en van de EBSD diffractiepatronen. Bovendien, de stap 4,21 speciale aandacht, wanneer een abrupte stijging van de luminescentie-intensiteit van silicium kunnen tijdens de afkoeling van het monster. Dit kan de prestaties van de fotomultiplicator schaden. Integendeel, in het geval van onverwachte lage luminescentie-intensiteit voor de eigenlijke steekproef, moet men proberen om de aanpassing van de light-collecting spiegel (protocol No. 4.23) verbeteren, omdat de voorlopige spiegel aanpassing werd uitgevoerd op een monster bij kamertemperatuur in een iets andere golflengtegebied. Met betrekking tot instrumentele beperkingen van de methode, moet men rekening mee houden dat bij zeer lage temperatgelen het podium met het monster kan worden vervoerd met ± 5 mm in de x- en y-richtingen die het gebied van de onderzochte monsters beperkt. Deze beperking is vanwege het gevaar van brosse breuk van de He verbindingsleiding. Het monster afmetingen voor cryo-experimenten gegeven in 1,1 en 1,2 zijn ook beperkt door experimentele omstandigheden. Zodat het oppervlak van het monster wordt aangepast aan de grootte van de monsterhouder een optimaal thermisch contact op het koellichaam waarborgen. De lage aanbevolen dikte van de silicium monsters begrenst de temperatuurgradiënt in het monster voor de cryo-experimenten. Voor een monster dikte van 200 urn, de temperatuur in het midden van het interactievolume voor de primaire elektronen in het oppervlaktegebied bleek te zijn met minder dan 5 K ten opzichte van de temperatuur op het oppervlak van de monsterhouder. De hoge scansnelheid en de enige voorgesteld voor de cool-down procedure in de stappen 4.5 en 4.17 lage vergroting, ervoor te zorgen dat the regio van belang is schoon gehouden. Dit komt door de warmteoverdracht door het scannen elektronenbundel die een temperatuur handhaaft altijd iets boven de temperatuur van de rest van het monster regio die als condensvallen voor restgas in de kamer SEM. In het algemeen, alle in stap 4.24 vermeld voor CL spectroscopie parameters zijn geoptimaliseerd voor het meten van de zogenaamde D-lijn luminescentie in bulk silicium door de set-up volgens de lijst apparatuur experimenteel. De parameters worden aangepast als uit onderzoek van de luminescentie uit op andere halfgeleidermaterialen worden uitgevoerd. Onafhankelijk van de energie-bereik van de luminescentie waargenomen, een verdere beperking van de CL meetresultaten van de licht-collecting spiegel omdat licht afkomstig van radiatieve recombinatie processen in de gehele recombinatie volume door de spiegel wordt opgevangen en dus bepaalt de grijswaarde van de overeenkomstige CL image pixel die is toe te wijzened om de positie van de elektronenbundel op het monsteroppervlak. Omdat de diameter van de recombinatie volume (vergelijkbaar met de excitatie volume) groter is dan de pixelgrootte zelfs bij lage vergroting Dit effect veroorzaakt een ruimtelijke versmering van het luminescentiesignaal, en derhalve de ruimtelijke resolutie beperkt. Toch is de CL onderzoek maakt een beeldvorming van de plaatselijke verdeling van mono- of panchromatisch luminescentie met een gemiddelde spectrale resolutie en kan worden gecombineerd met fotoluminescentie onderzoeken een hogere spectrale resolutie. Onlangs, als alternatief experimentele methode om metingen CL, een microscopische en spectroscopische mapping van dislocatie gerelateerde fotoluminescentie werd de combinatie van Tajima en medewerkers 26 voorgesteld. De ruimtelijke resolutie van de fotoluminescentie mapping is duidelijk lager dan in CL beelden, maar de fotoluminescentie onderzoek laat bovendien de polarisatie van het diep niveau emissie band correkend te dislocaties te bepalen LAGBs met twist en tilt structuren 27,28. Bij EBIC onderzoeken die inzicht geven in de elektrische eigenschappen van verlengde defecten, er geen alternatieve werkwijzen voor de beeldvorming van de lokaal variërende lading-verzamelefficiency in halfgeleidermaterialen met een vergelijkbare ruimtelijke resolutie. Echter ook EBIC metingen kritische stappen in het protocol. Zodat in stap 5,13, ​​de variatie van de EBIC afbeelding met dalende temperatuur wordt verwacht uit de temperatuurafhankelijke eigenschappen van de verlengde defecten. Echter, de kwaliteit van de contacten veranderen bij temperaturen beneden kamertemperatuur en daarmee beïnvloeden beeld EBIC. De temperatuur beïnvloedt de Schottky contact gemaakt met een geschikte laag van Al in het geval van p-type en Au in het geval van n-type silicium, vanwege de verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten scheiden van de contactlaag van het silico-n substraat. Bovendien is de ohmse contact door een gallium-indium eutecticum niet stabiel is bij temperaturen beneden 160 K. Normaliter is de vermindering van de kwaliteit contact leidt tot sterk verminderde EBIC signaal voor grote oppervlakken. In dit geval, de contacten worden vernieuwd. Voor EBIC onderzoeken bij kamertemperatuur, is het ook denkbaar dat de contacten van de EBSD metingen kunnen worden gedaan door binding van het monster naar een geschikt dragerplaat. Een andere beperking van instrumentele EBIC metingen wordt veroorzaakt door de vooruitstekende van de contacttip houders boven het monsteroppervlak. Om een ​​botsing tussen het contactpunt houder en het poolstuk van de SEM WD dient ten minste 15 mm te voorkomen. In de experimentele procedure ccEBSD onderzoeken die kunnen worden gebruikt om het spanningsveld lange lijst van verlengde defecten schatten de volgende stappen kritisch. De meest uitdagende gedeelte van het experiment is de monstervoorbereiding, vooral de laatste polijstbewerking (pROTOCOL No. 3,1) die moet zorgvuldig worden uitgevoerd om de vorming van extra oppervlaktedefecten voorkomen. Indien geen Kikuchi patroon kan worden verkregen, vaak de kwaliteit van het monsteroppervlak is onvoldoende. Echter, van silicium monokristallen met slip lijnen op het oppervlak na plastische vervorming, een goede diffractiepatroon kan worden verkregen die geschikt is voor de ccEBSD evaluatieprocedure. De oppervlakteruwheid van deze monsters werd geanalyseerd door atoomkracht microscopie waarbij een hoogte variatie in het bereik tot 500 nm. Daarom extreem hoge interne spanningen of amorfe oppervlaktelagen lijken belast wazig diffractiepatronen niet de onvolmaakte gladheid van het monsteroppervlak worden. Een andere kwestie kan een zwak signaal van het coherent verstrooide elektronen in vergelijking met de achtergrond. Dus een toename van de sonde stroom bij constante versnellingsspanning en / of een meer nauwkeurige bepaling van het achtergrondsignaal (stap protocol nr 6,12) eenre behulpzaam. Om sample beweging te minimaliseren tijdens een langdurige ccEBSD meting is het aanbevolen om het monster mechanisch vast te zetten (protocol nr 3.2). Instrumentele beperkingen voor ccEBSD onderzoeken kunnen voordoen indien de kanteling van het monsteroppervlak opzichte van de invallende elektronenbundel wordt gerealiseerd door de kanteling van het podium. Er zijn dan sterke beperkingen voor de beweging van het monster als gevolg van een botsing gevaar met het poolstuk en de kamerwanden. Bovendien is het sterk aan te raden om enige lijn scans die parallel loopt aan de kantelas zijn te gebruiken (en dus verschijnt horizontaal op het scherm SEM), omdat, ten eerste, verticale scans hebben een grote som fout voor de interne spanningen als gevolg van de fout van het monster kantelen. Ten tweede, tijdens EBSD de laterale resolutie hoger (factor van ongeveer 3 tot 70 ° tilt) langs de kantelas dan loodrecht daarop. De ondergrens voor de waarde van de vervormingstensor componenten berekend voor Si uit ccEBSD onderzoeken is ongeveer2 x 10 -4 en bevindt de toevallige fout. Bovendien moet worden benadrukt dat de ccEBSD techniek die niet in de aanwezigheid van grote rooster rotaties (&gt; 4 °) verwijst naar het referentiepunt of zeer dicht bij korrelgrenzen, waarbij EBSD patronen uit verschillende korrels elkaar overlappen kan worden toegepast. De fysieke beperkingen van de ccEBSD onderzoeken betreffende de ruimtelijke resolutie van de stam bepaling ligt door het bereik van de elektronendiffractie deze bedroegen ongeveer 50 nm aan het monster kantelas zijn. In vergelijking met röntgendiffractie experimenten voor het bepalen van inwendige spanningen, dit is een duidelijk voordeel omdat de aanzienlijk grotere interactievolume röntgenstralen zelfs bij röntgen-diffractie μ. Voor halfgeleidermaterialen, kan het onderzoek van verstoringen van de isotrope brekingsindex van een polarscope ook worden toegepast voor het bepalen van inwendige spanningen, maar de ruimtelijke resolutie van deze werkwijze is lager daneen honderdtal nm 29. Een alternatieve methode voor de bepaling van de ruimtelijk opgeloste driedimensionale spanningstoestand in kristallen is gebaseerd op de splitsing van hogere orde Laue zones (HOLZ) lijnen. Deze werkwijze moet worden uitgevoerd in een transmissie elektronenmicroscoop (TEM) met een elektronenmicroscoop biprism voor elektronen interferometrie 30. In tegenstelling tot de ccEBSD onderzoeken SEM, TEM het onderzoek vereist de bereiding van een folie uit het monster dat de interne spanningen als gevolg van relaxatie effect verandert. In toekomstige studies zal ccEBSD metingen worden uitgevoerd bij lage temperaturen. Dit onderzoek kan de structurele, optische en elektrische eigenschappen, niet alleen op hetzelfde verlengde defecten, maar ook bij dezelfde temperatuur.

Het is al decennia bekend dat verlengde defecten invloed uitoefenen op de elektronische structuur van halfgeleidermaterialen 1-3. Het effect van verlengde defecten op de prestaties van elektronische apparaten en andere toepassingen zoals sensoren en zonnecellen materialen extensief experimenteel en theoretisch onderzoek. Toch is er geen algemeen aanvaarde theorie voor de berekening van de elektronische toestanden van halfgeleiders in aanwezigheid van verlengde defecten. Dit komt door de complexiteit van de elektronische structuurberekeningen bij afwijkingen van het ideale kristalrooster en ook de grote diversiteit in het soort en configuratie van verlengde defecten, alsmede mogelijke combinaties bij elkaar liggen en met 0-dim intrinsieke en extrinsieke defecten. De belangrijkste soorten van verlengde defecten zijn dislocaties (1-dimensionale defecten) en korrelgrenzen (2-dimensionale defecten). Hierna, we concentrate over beide soorten verlengde defecten wat betreft de experimenten die worden uitgevoerd in de scanning elektronenmicroscoop (SEM). De experimentele methoden hier gepresenteerde informatie geven over structurele, optische en elektrische eigenschappen van verlengde defecten en derhalve indirecte kennis van de elektronische toestanden van halfgeleider materiaal met verlengde defecten. De controle van het defect-gerelateerde elektronische toestanden is een centraal thema voor de toepassing van halfgeleiders en de werking van halfgeleiders. Voor de structurele onderzoek uitgebreid gebreken, kan het elektron backscatter diffractie (EBSD) techniek worden toegepast. Gewoonlijk wordt een meting verricht EBSD punt mapping met een stationaire elektronenbundel elk punt. EBSD dan levert informatie over de kristallografische oriëntatie van het kristalrooster van het monster bij één kristallijn materiaal en de korrels in polykristallijne materialen. for daartoe de experimenteel bepaalde diffractiepatronen gevormd door Kikuchi banden moeten worden geanalyseerd ten opzichte van gesimuleerde vastgestelde patronen van het kristal van ruimtegroep het materiaal. Als de software voor de evaluatie van de oriëntatie data kan de misoriëntatie hoek berekenen tussen de kristallografische coördinaten van aangrenzende mapping punten, kan het type korrelgrens daartussen bepalen. Als de misoriëntatie hoek kleiner is dan 15 °, een lage hoek korrelgrens (LAGB) aanwezig is; anders is het een hoge hoek korrelgrens (HAGB). Het type HAGB wordt gekenmerkt door zijn waarde Σ waarbij Σ -1 is de fractie van rooster punten liggend op een toeval rooster. Dus, Σ = 3 staat voor de zeer symmetrische twin begrenzing 4. Als de toewijzing EBSD twee vlakken van het monsteroppervlak kunnen worden gemeten met een nauwkeurige kennis van de posities van de koppelingen, het type van de korrelgrens vlak wet Miller indices hkl kan ook geëvalueerd worden door een door Randle 5 voorgestelde methode. Onlangs is een nieuwe procedure voor de beoordeling van het elektron diffractiepatroon is verkregen door Wilkinson et al. 6 waarin de berekening van alle componenten van de lokale complete rektensor, maakt ie., Absolute waarden van de drie rek en de drie afschuifspanning componenten. Deze berekening wordt uitgevoerd voor elk meetpunt een toewijzing van de overeenkomstige diffractiepatroon ten opzichte van een referentiepatroon taken on onbelaste kristalgebied dezelfde kristallografische oriëntatie. Deze evaluatie procedure is gebaseerd op de bepaling van kleine verschuivingen van de kenmerken van de EBSD patroon met de kruiscorrelatie techniek die de naam ccEBSD geeft. Ten opzichte van een gekozen referentiepunt, kan de spanning componenten en rooster rotaties worden gemeten met een precisie van 10 -4 en 0,006 &amp; #176 ;, respectievelijk 7. Toepassing ccEBSD metingen overeenkomstig scant in korrelgrenzen, of langs arrangementen van dislocaties, kan men lokaal bepalen de hoeveelheid en het bereik van de stam gebieden van deze verlengde defecten. De optische eigenschappen van dislocaties en korrelgrenzen kan worden onderzocht door spectrale beeldvorming en kathodeluminescentie (CL) technieken. De luminescentie signaal wordt veroorzaakt door de radiatieve recombinatie van elektron-gat paren die in het halfgeleidermateriaal wordt opgewekt door de primaire elektronenbundel van de SEM. De intensiteit van de luminescentie is evenredig met de radiatieve recombinatie efficiëntie die de verhouding van de totale minderheidsdrager levensduur aan de radiatieve recombinatie tijd. Wanneer deze verhouding plaatselijk wordt beïnvloed door fouten, kan een contrast in de luminescentie verdeling worden waargenomen in de CL beelden. Normaliter verlengde defecten optreden als niet-stralende recombinatie centra en derhalve de luminescence van band-band-recombinatie wordt verminderd in de nabijheid van verlengde defecten ten opzichte van de ongestoorde halfgeleider. In het geval van Si, Ge en enkele samengestelde halfgeleidermaterialen op dislocaties en op korrelgrenzen, karakteristieke luminescentie banden waargenomen weergegeven fotonenergieën lager dan die van het (direct of niet direct) band-tot-band recombinatie in de bulk materiaal 8-10. Als voorbeeld, CL uitgebreide onderzoeken gebonden silicium wafers en multikristallijn silicium Sekiguchi en medewerkers 11-13 openbaarde dat dislocaties en LAGBs verantwoordelijk voor het ontstaan ​​van ondiepe en diepe niveaus in de band gap. De bijbehorende stralende overgangen aangeduid als D-lijnen in de spectra CL. Toch is de rol van het spanningsveld bijbehorende regelingen dislocaties en dislocatie verontreiniging door zuurstof precipitatie en overgangsmetaal onzuiverheden blijft controversieel voor interpretation van de D-lijn luminescentie. Maar als een opdracht van de energiepositie van de luminescentie lijn een afzonderlijke verlengde defecten succes kan worden gemaakt, dan is het voorkomen van deze specifieke regel in de luminescentie spectrum kan worden als een signaal voor de aanwezigheid van het defect. Om de luminescentie intensiteit te verhogen dwz., De radiatieve recombinatie met betrekking tot de niet-stralende één, CL onderzoeken moeten worden uitgevoerd bij lage temperaturen (cryo-CL) voor halfgeleidermaterialen indirecte band structuren. De elektrische eigenschappen van de verlengde defecten hier beschouwd worden gekenmerkt door beeldvorming de elektronenbundel geïnduceerde stroom (EBIC) in de SEM. Deze stroom kan worden waargenomen wanneer elektron-gat paren die door de primaire elektronenbundel worden gescheiden door een ingebouwde elektrische veld. Dit veld kan worden opgewekt door de elektrische potentiaal van de verlengde defecten zelf of door Schottky contacten op het monsteroppervlak. Het beeld EBICcontrasteren resultaten van de lokale variaties van de belasting-collectie efficiency als gevolg van een variërende recombinatie gedrag op elektrisch actieve defecten. De verlengde defecten vertonen meestal een grotere vervoerder recombinatie zodat ze donkerder een EBIC afbeelding dan defect vrije gebieden in verschijnen. In het kader van een fysisch model van defecten 14, een kwantitatieve evaluatie van de ruimtelijke afhankelijkheid van de EBIC signaal dat contrast profiel wordt genoemd, maakt de bepaling van de minderheidsdrager diffusielengte en levensduur en het oppervlak recombinatiesnelheid. Omdat deze parameters afhankelijk van de temperatuur, moet EBIC onderzoeken worden uitgevoerd bij lage temperatuur (cryo-EBIC) om een ​​verbeterde signaal-ruisverhouding te verkrijgen. Alternatief temperatuurafhankelijke EBIC metingen kan de bepaling van de concentratie aan onzuiverheden op diep niveau dislocaties volgens een model dat door Kittler en collega 15,16 voorgesteld. <p class = &quot;jove_content&quot;&gt; Opgemerkt wordt dat de optische en elektrische eigenschappen van verlengde defecten in halfgeleiders significant door verontreiniging en 0-dim intrinsieke defecten 17 die niet kan worden opgelost door scanning elektronenmicroscopie kan worden beïnvloed. De combinatie van de experimentele methoden, ccEBSD, CL en EBIC, biedt de mogelijkheid om de verlengde defecten visualiseren en hun fundamentele eigenschappen kwantificeren SEM. Voor toekomstige toepassingen, waarbij niet alleen foutanalyse, maar ook defect controle en defect techniek bedoeld, zal dit krachtig instrument een belangrijke rol bij het verbeteren van de prestaties van halfgeleiderinrichtingen spelen.

<table><tbody><tr><td>Cryogenic liquids:&nbsp;&nbsp;&nbsp;</td><td>Linde http://www.linde-gas.de, Air Liquide http://www.airliquide.de/</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Liquid helium ( LHe )</td><td></td><td></td><td>voor koeling van de cryostat</td></tr><tr><td>Liquid nitrogen ( LN2 )</td><td></td><td></td><td>voor koeling van de PMT R5509-73</td></tr><tr><td>Indium wire</td><td>chemPUR http://chempur.de/&nbsp;</td><td>900898</td><td>CL monstervoorbereiding: voor goede elektrische en thermische koppeling tussen cryostat en monster</td></tr><tr><td>Mica</td><td>plano GmbH http://www.plano-em.de/&nbsp;</td><td>V3</td><td>isolatie van EBIC monsterhouder en goede thermische koppeling naar de cryostat</td></tr><tr><td>Aluminium wire, gold wire</td><td>chemPUR http://chempur.de/&nbsp;</td><td>009013, 900891</td><td>zuiverheid 99,99%, materiaal voor vorming van Schottky contact voor EBIC metingen</td></tr><tr><td>Indium-Gallium eutectische oplossing</td><td>Alfa Aesar&nbsp;</td><td>12478</td><td>om ohmisch contact te vormen op de achterkant van het monster voor EBIC metingen</td></tr><tr><td>Liquid chemicalsVLSI Selectipur &nbsp;(de-ionized water, acetone, ethanol)</td><td>VWR</td><td>52182674, 51152090</td><td>voor monstervoorbereiding: reiniging en oppervlaktebehandeling</td></tr><tr><td>Hydrofluoric acid</td><td>VWR</td><td>1.003.382.500</td><td>noodzakelijk om oppervlakteoxidelaag op siliciummonsters onmiddellijk voor onderzoek te verwijderen; volg veiligheidsvoorschriften!&nbsp;</td></tr><tr><td>MicroCloth</td><td>Buehler http://www.buehler.com/&nbsp;</td><td>40-7222</td><td>polijstdoek</td></tr><tr><td>MasterMet 1 (0.02 &micro;m)</td><td>Buehler http://www.buehler.com/&nbsp;</td><td>40-6380-006</td><td>SiO2 polijstsuspensie</td></tr><tr><td>Scanning electron microscope (SEM)</td><td>Carl Zeiss AG http://www.zeiss.de/microscopy/&nbsp;</td><td>Ultra 55</td><td>veldemissie kanon</td></tr><tr><td>SEM-CL systeem</td><td>EMSystems</td><td></td><td>aangepast, volgende apparatuur behoort tot CL systeem:</td></tr><tr><td>&nbsp;SEM stage voor cryostat</td><td>Kammrath &amp; Weiss http://www.kammrath-weiss.com&nbsp;</td><td></td><td></td></tr><tr><td>KONTI cryostat</td><td>Cryovac http://www.cryovac.de/</td><td>3-06-4609C-7674</td><td>koeling van monster</td></tr><tr><td>Liquid He transfer line voor KONTI cryostat</td><td>Cryovac http://www.cryovac.de/</td><td>3-01-3506C-SO</td><td></td></tr><tr><td>Cryogenic Temperature Controller</td><td>Cryovac http://www.cryovac.de/</td><td>TIC-304 MA</td><td>controle van de stroomsnelheid van cryogenic</td></tr><tr><td>Photomultiplier Tube (PMT)&nbsp;</td><td>Hamamatsu http://www.hamamatsu.com</td><td>R5509-73</td><td>voor NIR spectraal bereik&nbsp;</td></tr><tr><td>PMT behuizing en koeler</td><td>Hamamatsu http://www.hamamatsu.com</td><td>C9940-2</td><td></td></tr><tr><td>HV voeding&nbsp;</td><td>Heinzinger electronic GmbH http://www.heinzinger.de/</td><td>LNC 3000-10 neg</td><td>voor het bedienen van de PMT</td></tr><tr><td>Monochromator&nbsp;</td><td>Sol Instruments Ltd. http://www.solinstruments.com</td><td>MS2004i</td><td></td></tr><tr><td>PMT&nbsp;</td><td>Hamamatsu http://www.hamamatsu.com</td><td>R3896</td><td>voor zichtbaar spectraal bereik</td></tr><tr><td>CCD digitale camera&nbsp;</td><td>Proscan GmbH, Proscan Special Instruments Ltd. http://www.proscan.de</td><td>HS 101 H</td><td>voor zichtbaar spectraal bereik</td></tr><tr><td>Controleprogramma</td><td>Proscan GmbH, Proscan Special Instruments Ltd. http://www.proscan.de</td><td>PSI line</td><td>voor het controleren van spectrale CL metingen met CCD of PMT detectoren</td></tr><tr><td>Laptop</td><td>Dell</td><td>Latitude 110L</td><td>hardware voor het uitvoeren van het besturingsprogramma</td></tr><tr><td>&nbsp;LHe dewar</td><td>cryotherm http://www.cryotherm.de/</td><td>Stratos 100 SL</td><td>container voor cryogenic</td></tr><tr><td>LN2 dewar</td><td></td><td></td><td>container voor cryogenic</td></tr><tr><td>Beschermende brillen</td><td>pulsafe</td><td></td><td>beschermingsmiddelen</td></tr><tr><td>Beschermende handschoenen</td><td>tempex</td><td>Protect line&nbsp; Mod. 4081052</td><td>beschermingsmiddelen</td></tr><tr><td>Verwarmingstape</td><td>Thermocax Isopad GmbH http://www.isopad-solutions.com</td><td>IT-TeMS 6</td><td>om bevriezing van de flexibele slangen tijdens koeling te voorkomen of te verminderen</td></tr><tr><td>Diafragmapomp&nbsp;</td><td>Vacuubrand GmbH &amp; Co KG http://www.vacuubrand.com</td><td>ME4</td><td>om de stroomsnelheid van de cryogenic te leveren</td></tr><tr><td>Vacuum accessoires: flexibele slangen, afdichtingen, vergrendelingsringen</td><td></td><td></td><td>connectors voor cryogenic CL of EBIC set-up</td></tr><tr><td>Specimen stroom EBIC versterker</td><td>KE developments / Deben http://deben.co.uk/</td><td>Type 31</td><td>EBIC stroom meten</td></tr><tr><td>Hoge vacuümkamer met metaal verdamping</td><td>aangepast</td><td></td><td>vorming van Schottky contact voor EBIC metingen</td></tr><tr><td>Verwarmingsplaat</td><td>Retsch GmbH http://www.retsch.de</td><td>SG1</td><td>CL monstervoorbereiding</td></tr><tr><td>EBSD detector Nordlys</td><td>HKL</td><td></td><td>niet meer beschikbaar; kan worden vervangen door de Oxford EBSD detectoren NordlysMax3 of NordlysNano</td></tr><tr><td>EBSD verwerving en evaluatie software Channel 5</td><td>HKL</td><td></td><td>niet meer beschikbaar; kan worden vervangen door de Oxford EBSD Software AZtecHKL</td></tr><tr><td>ccEBSD programma ccEBSD_v1.07.exe</td><td>in house geschreven programma</td><td></td><td>voor gebruik neem contact op met auteurs</td></tr><tr><td>EBSD interface met afstandsbedieningssysteem</td><td>Carl Zeiss AG http://www.zeiss.de/microscopy/&nbsp;</td><td></td><td>noodzakelijk voor de elektronenstraal controle en parameteroverdracht tussen EBSD systeem en SEM&nbsp;&nbsp;</td></tr><tr><td>Vibromet2</td><td>Buehler, http://www.buehler.com/&nbsp;</td><td>671635160</td><td>vibratieschuurder</td></tr></tbody></table>

uitgebreide karakterisatie van extended defecten in semiconductor materials door een scanning electron microscope

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Uitgebreide defecten zoals dislocaties en korrelgrenzen hebben een sterke invloed op de prestaties van micro-elektronische apparaten en op andere toepassingen van halfgeleidermaterialen. Het is echter nog steeds onderwerp van discussie hoe de defectstructuur de bandstructuur bepaalt en daarom het recombinatiegedrag van elektron-gatparen dat verantwoordelijk is voor de optische en elektrische eigenschappen van de uitgebreide defecten. Het huidige artikel is een overzicht van procedures voor de ruimtelijk opgeloste onderzoek van structurele en fysische eigenschappen van uitgebreide defecten in halfgeleidermaterialen met een rasterelektronenmicroscoop (SEM). Representatieve voorbeelden worden gegeven voor kristallijn silicium. Het luminescentiegedrag van uitgebreide defecten kan worden onderzocht door cathodoluminescentie (CL) metingen. Ze zijn bijzonder waardevol omdat gelijktijdig spectraal en ruimtelijk opgeloste informatie kan worden verkregen. Voor silicium, met een indirecte elektronische bandstructuur, moeten CL-metingen worden uitgevoerd bij lage temperaturen tot 5 K vanwege de lage fractie van radiatieve recombinatieprocessen in vergelijking met niet-radiatieve overgangen bij kamertemperatuur. Voor de studie van de elektrische eigenschappen van uitgebreide defecten kan de elektrodenstraal geïnduceerde stroom (EBIC) techniek worden toegepast. Het EBIC-beeld weerspiegelt de lokale verdeling van defecten als gevolg van de verhoogde ladingsdragerrecombinatie in hun nabijheid. De procedure voor EBIC-onderzoeken wordt beschreven voor metingen bij kamertemperatuur en bij lage temperaturen. Interne spanningsvelden die voortvloeien uit uitgebreide defecten kunnen kwantitatief worden bepaald door cross-correlatie elektronen terugverstrooiing diffraktie (ccEBSD). Deze methode is uitdagend vanwege de noodzakelijke voorbereiding van het monsteroppervlak en vanwege de kwaliteit van de diffraktiepatronen die worden opgenomen tijdens het in kaart brengen van het monster. De ruimtelijke resolutie van de drie experimentele technieken wordt vergeleken.

De optische, elektrische en structurele eigenschappen van dislocaties en korrelgrenzen in halfgeleidermateriaal kunnen worden bepaald door experimenten uitgevoerd in een rasterelektronenmicroscoop. Elektronenmicroscopie is gebruikt om kathodoluminescentie, door elektroden geïnduceerde stroom en diffraktie van terugverstrooide elektronen te onderzoeken.

Uitgebreide karakterisatie van Extended Defecten in Semiconductor Materials door een Scanning Electron Microscope

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

Het algemene doel van de hier gepresenteerde methoden is om optische, elektrische en structurele eigenschappen van uitgebreide defecten, zoals dislocaties of korrelgrenzen in halfgeleidermateriaal, te bepalen met behulp van de rasterelektronenmicroscoop. Deze methoden kunnen helpen bij de belangrijkste vragen in de halfgeleidersector, omdat uitgebreide defecten een sterke invloed hebben op de prestaties van micro-elektronische apparaten en van zonnecelmaterialen. Het voordeel van het gebruik van de rasterelektronenmicroscoop is dat verschillende fysische eigenschappen van uitgebreide defecten kunnen worden bestudeerd op één monster van kamertemperatuur tot zeer lage temperaturen.De cathodoluminescentie die inzicht geeft in de optische eigenschappen van uitgebreide defecten in halfgeleiders kan ook worden toegepast op het bestuderen van materialen die slechts licht luminescent zijn, zoals mineralen. In oefeningsongelukken, die nieuw zijn voor elektronenrugverstrooiing voor spanningsanalyse, kunnen problemen optreden vanwege problemen met de kwaliteit van het fractiepatroon en de stabiliteit van de elektronenbundel. Om te beginnen, monteert u de 60 graden voorgekanteld monsterhouder op een metalen koppelstuk.Plaats vervolgens een 0,5 millimeter dik stuk indiumfolie op de monsterhouder en plaats het schone monster erop. Plaats vervolgens het koppelstuk op een verwarmingsplaat. Zet de verwarmingsplaat aan en verwarm de sokkel tot 150 graden Celsius om de indiumfolie ductiel te maken.Eenmaal verwarmd, drukt u één seconde lang op het monster met een houten tandenstoker om het monster op de indiumfolie te bevestigen. Schakel vervolgens de verwarmingsplaat uit en laat het systeem ongeveer 30 minuten afkoelen. Verplaats eerst de lichtverzamelende elliptische spiegel van de parkeerstand naar de meetstand in de rasterelektronenmicroscoop, of SEM.Monteer vervolgens een testmonster met een directe bandgap-overgang op het draaischijfje. Evacueer de kamer totdat de kolomkamerdeur opengaat. Gedurende deze tijd, stel de beeldparameters in zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol.Gebruik de everhart-thornley-detector voor beeldvorming met secundaire elektronen. Verplaats vervolgens de stage richting de poolstuk totdat de elektronenbundel op het monsteroppervlak kan worden gefocust op een werkafstand van 15 millimeter. Schakel vervolgens de hoogspanningsvoeding in voor de fotomultiplierbuis en de laptop met het cathodoluminescentiecontroleprogramma.In het cathodoluminescentiecontroleprogramma, kies de meting van het signaal van de fotomultiplierbuis versus tijd en stel het contrast op maximum en de helderheid op 46%. Pas vervolgens de lichtverzamelende spiegel aan om de integrale cathodoluminescentie-intensiteit op het testmonster te maximaliseren door de spiegel te kantelen en te draaien. Neem een testspectrum op met behulp van het cathodoluminescentiecontroleprogramma. Eenmaal ingesteld, laat u de monsterkamer ventileren, verwijdert u het testmonster en monteert u het eigenlijke monster op indiumfolie op de monsterhouder.Evacueer bovendien de SEM-kamer en maak de cryo-aansluitingen op het SEM-systeem zoals beschreven in het bijbehorende tekstprotocol. Plaats bovendien de slang voor de vloeibare helium in de vloeibare helium-dewar en sluit de uitlaat van de heliumoverdrachtsbuis aan op de inlaat voor cryogeen gas van de cryo-stage. Stel vervolgens de elektronenbundelparameters in zoals hier weergegeven.Vervolgens beweegt u de stage richting het poolstuk en gebruikt u de everhart-thornley-detector om de elektronenbundel op het monsteroppervlak te focussen op een werkafstand van 15 millimeter. Kies het gebied van belang op het monsteroppervlak en scant u deze regio continu tijdens de gehele afkoelprocedure. Om de afkoelprocedure te starten, voert u de laagste doeltemperatuur en de geschikte parameters voor PID-regeling in in de temperatuurregelaar volgens de technische handleiding.Open vervolgens de klep van de vloeibare heliumoverdrachtsbuis. Houd de temperatuur en druk zorgvuldig in de gaten tijdens de afkoelprocedure. Nadat de doeltemperatuur is bereikt, stelt u de werkafstand van 15 millimeter voor scherpbeeld opnieuw in.Corrigeer bovendien de aanpassing van de lichtverzamelende spiegel om maximale integrale cathodoluminescentie-intensiteit op het eigenlijke monster te bereiken. Stel vervolgens de geschikte waarden in voor de gradatie en het spectrale gebied. Stel ook de stappenbreedte in op 5 nanometer, de tijd per meetpunt op 5 seconden en de spleetbreedte van 2 millimeter.Neem de cathodoluminescentiespectra van het monster op met behulp van de besturingssoftware en sla de bestanden op voor latere analyse. Kies vervolgens de vlakke spiegel in de monochromator voor pancromatische cathodoluminescentiebeeldvorming en een blaze-gradatie bij een specifieke golflengte voor monochromatische cathodoluminescentiebeeldvorming. Pas vervolgens de helderheids- en contrastwaarden aan in een klein venster van het beeld, in het lineaire bereik van de afhankelijkheid van de beeldgrijswaarden van het signaal van de fotomultiplierbuis.Stel tenslotte voor een vergroting tussen 201.000 de scannelheid in op de laagste snelheid van 14 in combinatie met pixelgemiddelde, of een hogere snelheid van acht, in combinatie met lijngemiddelde over 20 lijnen. Neem de resulterende beelden op en sla ze op voor latere analyse als voorbeeld voor de vergelijking van de lokale verdeling van de luminescentie van de verschillende D-lijnen, hier getoond voor D1 en D4.Voor kruiscorrelatie elektronenrugverstrooiing, monteert u het monster op een monsterhouder met het monsteroppervlak parallel aan de houder. Plaats vervolgens het monster en vacuüm de SEM-kamer totdat de kolomkamerdeur opengaat.Gebruik de hier getoonde beeldparameters om de elektronenbundel op het monsteroppervlak te focussen op een werkafstand van ongeveer 25 millimeter. Kantel vervolgens het monster door 69 graden rond de X-as en stel een werkafstand van 18 millimeter in. Plaats vervolgens de spanningsspanning voor de elektronenrugverstrooiing en sluit de kolomkamerdeur.Schakel vervolgens de voeding in voor de detector voor elektronenrugverstrooiing en verplaats de detector van zijn parkeerstand naar zijn meetstand. Focus de elektronenbundel opnieuw op een gebied van belang op het monsteroppervlak en open vervolgens de elektronenrugver

comprehensive-characterization-extended-defects-semiconductor

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Scanning-probe single-electron capaciteit spectroscopie vergemakkelijkt de studie van single-elektron beweging in gelokaliseerde ondergrond regio. Een gevoelige charge-detectieschakeling wordt opgenomen in een cryogene scanning probe microscoop kleine systemen doteringsatomen onderzoeken onder de oppervlakte van halfgeleider monsters.

Scanning-probe Single-electron Capaciteit Spectroscopie

Het gebruik van elektronenkanaliseringscontrastbeeldvorming in een rasterelektronenmicroscoop om defecten in III-V/Si heteroexpitaxiaal dunne films te karakteriseren, wordt beschreven. Deze methode levert vergelijkbare resultaten op als transmissie-elektronenmicroscopie met vlakbeeld, maar in aanzienlijk minder tijd vanwege het ontbreken van vereiste monstervoorbereiding.

Electron Channeling Contrast Imaging voor Rapid III-V hetero karakterisatie

Een workflow voor een uitgebreide micro-karakterisering van actieve optische apparaten wordt geschetst. Bevat structurele en functionele onderzoeken door middel van CT, LM en SEM. De werkwijze is aangetoond voor een witte LED die nog steeds kan worden gebruikt als er karakterisatie.

In detail Analyses LEDs door een combinatie van X-ray Computed Tomography (CT) en lichtmicroscopie (LM) gecorreleerd met Scanning Electron Microscopy (SEM)

Dit artikel geeft een gedetailleerde werkwijze om de microstructuur van ultrafijne korrel en nanokristallijne materialen met een scanning elektronenmicroscoop uitgerust met een standaard elektronen backscatter diffractie systeem karakteriseren. Metaallegeringen en mineralen presenteren verfijnde microstructuren worden geanalyseerd met deze techniek, die de diversiteit van de toepassingsmogelijkheden.

Karakterisering van Ultra-fijnkorrelige en nanokristallijne materialen met behulp van Transmission Kikuchi Diffraction

Het isoleren van elektrische en thermische effecten op elektrisch ondersteunde vervorming (EAD) is erg moeilijk met behulp van macroscopische monsters. Metaalmonster micro- en nanostructuren samen met een aangepaste testprocedure zijn ontwikkeld om de invloed van toegepaste stroom op de formatie te evalueren zonder de verwarming van de uil en de evolutie van ontwrichten op deze monsters.

Een nieuwe methode voor<em&gt; In situ</em&gt; Elektromechanische Karakterisering van Nanoscale Exemplaren

We tonen een all-elektronische methode om te observeren nanosecond-resolved gratis dynamiek van dopering atomen in silicium met een scanning tunneling microscoop.

All-elektronische Nanosecond-resolved Scanning Tunneling microscopie: Vergemakkelijken van het onderzoek van één dopering gratis Dynamics

We bieden een algemeen overzicht van kwantitatieve microanalysemethoden voor het schatten van de locatiebezetting van onzuiverheden en hun chemische toestanden door gebruik te maken van elektronengeangaliseerde verschijnselen onder incidentele elektronenstraal-schommelomstandigheden, die betrouwbaar informatie extraheren uit minderheidssoorten, lichtelementen, zuurstofvacatures en andere punt/lijn/planaire defecten.

Kwantitatieve atomaire-site analyse van functionele dopants/puntdefecten in kristallijne materialen door elektronengeankan-verbeterde microanalyse

Dit werk presenteert een driedimensionaal virtueel simulatie-experiment voor materiaalvervorming en -falen dat gevisualiseerde experimentele processen biedt. Door middel van een reeks experimenten kunnen gebruikers vertrouwd raken met de apparatuur en de bewerkingen leren in een meeslepende en interactieve leeromgeving.

Een virtueel simulatie-experiment van mechanica: materiaalvervorming en falen op basis van scanning elektronenmicroscopie

Hier presenteren we een protocol voor het evalueren van de oppervlaktekenmerken van endodontische herbehandelingsbestanden na herhaald gebruik in herbehandelingsprocedures, waarbij gebruik wordt gemaakt van scanning-elektronenmicroscopie om mogelijke oppervlaktedefecten te identificeren en te analyseren.

Scanning Electron Microscopische Evaluatie van Oppervlaktedefecten van Remover Herbehandelingsbestand na eenmalig en meervoudig gebruik

Hier beschrijven we een workflow met behulp van laserscanmicroscopie om het volume te bepalen dat door een te testen metaallijn is geëlektromigreerd. Door verschillende experimentele variabelen te variëren, kan een veelheid aan informatie over elektromigratie worden verkregen. In dit werk wordt de duur van het begin van elektromigratie bepaald.

Laserscanmicroscopie gebruiken om elektromigratie in molybdeendisilicide te bepalen

Leer uitgebreide karakterisatie van defecten in halfgeleidermaterialen met een scanning electron microscope. Deze methode onthult optische, elektrische en structurele eigenschappen van dislocaties en korrelgrenzen.

Uitgebreide karakterisatie van Extended Defecten in Semiconductor Materials door een Scanning Electron Microscope

Meer video's verkennen