Electron Canalização Contraste de imagem para Rápido III-V heteroepitaxiais Caracterização

Resumo

O uso de imagens de contraste de canalização eletrônica em um microscópio eletrônico de varredura para caracterizar defeitos em filmes finos heteroexpitaxiais III-V/Si é descrito. Este método produz resultados semelhantes à microscopia eletrônica de transmissão em plano de visão, mas em tempo significativamente menor devido à falta de preparação necessária da amostra.

Resumo

Deslocamentos desajustados em camadas heteroepitaxiais de GaP crescidas em substratos de Si(001) são caracterizados através do uso de imagens de contraste de canalização eletrônica de elétrons (ECCI) em um microscópio eletrônico de varredura (SEM). O ECCI permite a aquisição de imagens de defeitos e características cristalográficas sob condições específicas de difração, semelhantes às possíveis por meio de microscopia eletrônica de transmissão em plano (PV-TEM). Uma vantagem particular da técnica ECCI é que ela requer pouca ou nenhuma preparação de amostra e, de fato, pode usar amostras de grande área, conforme produzidas, tornando-a um método de caracterização de rendimento consideravelmente maior do que o TEM. Semelhante ao TEM, diferentes condições de difração podem ser obtidas com ECCI inclinando e girando a amostra no MEV. Essa capacidade permite a aquisição seletiva de defeitos específicos, como deslocamentos desajustados na interface GaP/Si, com altos níveis de contraste, que são determinados pelos critérios de invisibilidade padrão. Um exemplo de aplicação desta técnica é descrito em que a imagem ECCI é usada para determinar a espessura crítica para nucleação de deslocamento para GaP-on-Si, por meio de imagens de uma variedade de amostras com várias espessuras de epicamada de GaP. Exemplos de micrografias ECCI de tipos de defeitos adicionais, incluindo deslocamentos de rosqueamento e uma falha de empilhamento, são fornecidos como demonstração de sua ampla aplicabilidade semelhante ao TEM. Em última análise, a combinação de recursos semelhantes ao MET - alta resolução espacial e riqueza de dados microestruturais - com a conveniência e velocidade do SEM, posiciona o ECCI como uma ferramenta poderosa para a rápida caracterização de materiais cristalinos.

Introdução

Caracterização detalhada de defeitos cristalinos e microestrutura é um aspecto extremamente importante de materiais semicondutores e investigação dispositivo uma vez que tais defeitos podem ter um impacto significativo, prejudicial sobre o desempenho do dispositivo. Atualmente, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) é a técnica mais amplamente aceito e utilizado para a caracterização detalhada dos defeitos estendidos - luxações, falhas de empilhamento, gêmeos, domínios antifase, etc. - porque permite a imagem latente direta de uma ampla variedade de defeitos com amplo resolução espacial. Infelizmente, TEM é uma abordagem fundamentalmente baixo rendimento devido ....

Protocolo

Este protocolo foi escrito com a suposição de que o leitor terá um entendimento de trabalho de operação padrão SEM. Dependendo do fabricante, modelo e versão de software até mesmo, cada SEM pode ter significativamente diferentes interfaces de hardware e / ou software. O mesmo pode ser dito em relação à configuração interna do instrumento; o operador deve ser cauteloso e atento ao seguir este protocolo, como até mesmo mudanças relativamente pequenas no tamanho da amostra / geometria, a orientação da amostra (inclinação, rotação), e distância de trabalho, pode apresentar um risco para fazer contato com a peça de pólo, especialmente se não à altura eucentric. As instruç....

Resultados

The Gap / amostras de Si para este estudo foram cultivadas por deposição de vapor químico metal-orgânico (MOCVD) em um Aixtron 3 × 2 close-acoplado reactor ducha seguinte processo heteroepitaxiais dos anteriormente relatados autores. ¹⁷ Todos os crescimentos foram realizados em 4 polegadas Si ( 001) substratos com misorientation intencional (offcut) de 6 ° na direção [110]. Todos ECCI imagiologia foi realizada em amostras como cultivados sem mais preparação de amostras de qualquer natureza (além de clivagem p.......

Discussão

Uma voltagem de aceleração de 25 kV foi utilizada para este estudo. A voltagem de aceleração irá determinar a profundidade de penetração do feixe de electrões; com maior tensão de aceleração, haverá sinal BSE proveniente de profundidades maiores presentes na amostra. A alta tensão de aceleração foi escolhido para este sistema, uma vez que permite a visibilidade de deslocamentos que estão longe da superfície da amostra, enterrado na interface. Outros tipos de defeitos / características podem ser mais ou menos visíveis em.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Emissão de campo de sisão SEM	FEI / Phillips	516113	Emissão de campo SEM com faixa de tensão de feixe de 200 V - 30 kV, equipado com um detector de elétrons retroespalhados
Amostra de interesse	Produzido		Sintetizado / cultivado internamente via MOCVD
PELCO SEMClip	Ted Pella, Inc.	16119-10	Stub de amostra SEM reutilizável e não adesivo (a fixação adesiva também funcionará)

internamente