Introduction
결정질 결함 미세의 상세한 특성화는 디바이스 성능에 중요한 해로운 영향을 미칠 수있는 반도체 재료의 결함 및 장치 보낸 연구 극히 중요한 측면이다. 전위, 적층 결함, 쌍둥이, 역상 영역 등 - - 현재, 투과 전자 현미경 (TEM)을 연장 결함의 상세한 특성화 가장 널리 인정되고 사용 기술은 그것이 충분한와 결함의 다양한 직접 촬상 가능하기 때문에 공간 해상도. 불행하게도, TEM으로 인해 연구 개발 사이클에 상당한 지연과 병목 현상으로 이어질 수 긴 샘플 준비 시간에 근본적으로 낮은 처리량 접근 방식이다. 또한, 이러한 성장 된 변형 상태의 관점에서와 같이 시료의 완전성은, 불순물을 섞는 결과에 대한 기회를 떠나는 샘플 준비 동안에 변경 될 수있다.
전자 채널링 공동ntrast 영상 (ECCI)를 상보하며, 그것이 동일한 확장 결함을 이미징 대안, 높은 처리량을 제공하는 방법으로 경우에 따라 잠재적으로 우수한 기술은 TEM하기. 에피 택셜 재료의 경우, 샘플은 ECCI 더 많은 시간이 효율적없이 거의 준비해야한다. 또한 유리는 ECCI는 후방 산란 전자 (BSE) 검출기를 장착 표준 환형 폴 피스를 구비 만 전계 방출 주사 전자 현미경 (SEM)을 필요로한다는 점이다; forescatter 형상도 사용하지만, 조금 더 전문적인 장비를 필요로하며, 여기에서 논의되지 수 있습니다. ECCI 신호는 비탄 성적 두살과 유사하게, 다시 표면을 통해 샘플을 수 탈출되어에서 진행, 여러 추가 비탄성 산란 이벤트를 통해 표출 된 빔 (전자 파면을). (1)에서 산란 된 전자로 구성되어있다 빔 TEM, 그것은 orie 의해 SEM에서 특정 회절 조건에서 ECCI을 수행 할 수있다패턴 (ECPs)을 채널링 낮은 배율 전자를 사용하여 결정되는 바와 같이, 입사 전자빔 만족 결정 브래그 조건 (즉, 채널링)되도록 시료 nting; 1,2 예컨대도 1 참조. 간단히 ECPs은 입사 전자선 회절 / 채널링 방향 공간 표현을 제공한다. 낮은 후방 산란 신호로부터 생성 된 3 다크 라인 반면, 강한 채널링을 산출 브래그 조건이 충족되는 (즉. 키쿠치 라인) 빔 샘플 배향을 나타낼 밝은 영역은 높은 후방 산란, 비 회절 상태를 나타냅니다. 발신 전자 회절을 통해 형성되는, 전자 후방 산란 회절 (EBSD) 또는 TEM을 통해 제조 된 기쿠치 패턴, 반대로, ECPs는 입사 전자 회절 / 채널링의 결과이다.
실제로, ECCI위한 제어 회절 조건 시료 방향을 조정함으로써 달성된다, V저배율에서 IA 기울기 및 / 또는 회전 등 관심있는 잘 정의 된 브래그 조건을 나타내는 ECP 기능 있음 - 예를 들면은, [400] 또는 [220] 키쿠치 밴드 / 라인 - 현미경의 광축과 일치 . 때문에, 입사 전자 빔의 각도 범위를 제한 얻어진 다음 고배율로 전환 효과적으로 이상적으로 만 선택 회절 산란 상태에 대응 BSE 신호를 선택한다. 이러한 방식으로 그와 같은 전위로, 회절 콘트라스트를 제공 결함을 관찰하는 것이 가능하다. 다만 TEM 같이, 결함에 의해 제시 촬상 대조 표준 투명 기준에 의해 결정되고, g * (U, X b) = 0, g · g이 버거의 벡터 B, 회절 벡터를 나타내고, B = 0, 및 U 선 방향. 4이에 대한 정보가 포함됩니다 결함에 의해 왜곡 비행기 만 회절 전자가 결함이 말했기 때문에 현상이 발생합니다.
현재까지 ECCI 주로 근처 또는 GaSb 및 5 SrTiO3를, 5의 GaN, SiC와 6-9과 같은 기능성 물질을위한 시료 표면에 화상 특징 및 결함으로 사용되어왔다. 10,11 이러한 제한 표면의 결과 100 nm의 - 신호를 구성하는 광우병이 약 10의 깊이 범위에서 온 상기 ECCI 신호 자체의 민감한 성격. 이 깊이 분해능 한계에 가장 큰 기여는 그 확대 그리고 감쇠의 진행으로 인해 감소 산란 이벤트 전자의 손실로, 결정으로 깊이의 함수로서, 전자 파면 (표출 전자) 최대 잠재적 인 광우병 신호. 1 그럼에도 불구하고, 깊이 해상도를 어느 정도는시 1-X 창 X / Si 및에 이전의 연구에서보고되고있다X 가인 1-X에서 최근에 (여기) ECCI가 격자 불일치 이종 계면에 매장 이미지 부정합 전위에 사용 된 14 GaP로 / SI의 헤테로에 작성자 / 갈륨 비소 헤테로, 12, 13뿐만 아니라로 100 nm의 최대 (예상 가능한 더 높은 깊이)의 깊이.
여기에 설명 된 작업을 위해, ECCI은 에피 택셜 실리콘 (001) 상에 성장 갭, 태양 전지 및 광전자 공학 등의 분야를 향해 응용 프로그램과 함께 복합 재료 통합 시스템을 연구하는 데 사용됩니다. GaP로 / Si를 변성의 통합을위한 전위 경로로서 특히 중요한 (격자 부정합) III-V 반도체 경제적 실리콘 기판 상. 몇 년 동안이 방향으로 노력 역상 도메인을 포함 heterovalent 핵 관련 결함이 많은, 적층 결함 및 microtwins의 통제되지 않은 세대에 시달리고있다. 이러한 결함이 장치 성능에 유해한, ESPE때문에 그들은 캐리어 재결합 센터의 역할을 전기적으로 활성화 될 수 있고, 또한 더 높은 전위 밀도로 이어지는, 계면 전위 활공을 방해 할 수 있다는 사실에 cially 태양 전지,. (15) 그러나, 최근의 작성자에 대한 노력과 다른 사람은 성공적인 개발을 주도했다 이러한 핵 관련 결함이 갭에 - 네 필름을 생산할 수있는 에피 택셜 공정의, 16-19하여 계속 진행에 대한 방법을 포장.
그럼에도 불구하고,시 때문에 갭 (RT에서 0.37 %) 사이 작지만 무시할, 격자 부정합 때문에, 부정합 전위의 발생이 불가피하고, 완전 이완 된 에피 층을 생성하는 것이 실제로 필요하다. 갭은, 그 FCC 기반 아연광 구조, glissile 아르 긴 그물 활주 길이를 통해 많은 양의 변형을 완화 할 수있는 미끄럼 방지 시스템, 60 ° 형 전위 수득 하였다 (혼합 에지 및 스크류)하는 경향이있다. 추가적인 복잡성도 부정합에 의해 도입된다(전형적인 성장 온도에서 예., ≥ 0.5 % 부정합) 온도가 증가함에 따라 증가하는 격자 부정합을 초래 갭시 열팽창 계수. 20 때문에 함께 (부정합 전위 루프의 나머지를 구성하는 관통 전위 세그먼트 계면 부정합과 결정면)는 부대 연관된 비방 캐리어 재결합 특성에 대해 알려져 있고, 따라서 분해 장치의 성능은 21 그것은 완전히 그들의 수를 최소화 할 수 있도록 그들의 자연 진화를 이해하는 것이 중요하다. 계면 부정합 전위의 상세한 특성화 따라서 시스템의 전위 역학에 관한 정보의 많은 양을 제공 할 수있다.
여기서는 ECCI을 수행하고 그 기능 및 장점의 예를 제공하기 위해 SEM을 사용하는 프로토콜을 기술한다. 여기에서 중요한 차이는 ECCI의 사용은 미세 characteri을 수행하는 것입니다일종의 아네트은 전형적으로 상당히 감소 샘플 준비 요구에 상당히 짧은 시간 내에 ECCI가 동등한 데이터를 제공하는 반면, TEM을 통해 수행되지만; 상대적으로 매끄러운 표면을 가진 에피 택셜 샘플의 경우에, 효과적으로 전혀 필요하지 샘플 준비가 없다. 결함 및 부정합 전위의 일반적인 특성화 ECCI의 용도가 제공 관찰 결정 결함의 예와 함께 설명한다. 계면 전위의 부정합 배열의 관찰 이미징 콘트라스트에 투명 조건의 영향은 다음에 설명된다. TEM과 같은 데이터를 제공하지만에서 편리 - 전위 핵 생성 용 갭 - 온 - 실리콘 임계 두께를 결정하는 데,이 경우에는 연구 - 이것은 ECCI가 특성화의 중요한 모드를 수행하는데 사용될 수있는 방법의 데모 뒤에 SEM과 크게 감소 시간 프레임에서.
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Protocol
이 프로토콜은 독자가 표준 SEM 작업의 작업을 이해를해야합니다 가정하에 작성되었습니다. 제조, 모델, 심지어 소프트웨어 버전에 따라, 모든 SEM 크게 다른 하드웨어 및 / 또는 소프트웨어의 인터페이스를 가질 수있다. 이 같은 장비의 내부 구성에 대해 말할 수있다; 극 조각을 만드는 연락처의 위험이 있습니다, 표본의 크기 / 구조, 샘플 방향 (기울기, 회전)에 비교적 작은 변화로,이 프로토콜을 다음과 거리를 작업 할 때 운전자는 특히주의하고 관찰력이 있어야합니다 하지 eucentric 높이에서. 여기에 제공된 설명은 본 작업을 수행하는 데 사용되는기구 용으로, 전계 방출 총 및 표준 구비 FEI 시룐 SEM은 폴 피스는 환형 실리콘 후방 산란 검출기, 탑재. 따라서, 리더 자신의 특정 장치에 상응하는 동작을 수행하는 방법을 이해하는 것이 필수적이다. 1. 샘플 준비
- 그 마운트 SEM 샘플의 크기에 따라 적절한 크기로 베기 샘플,이 연구의 GaP / SI가 사용되어야한다. 주의 : 샘플 5mm X 5mm만큼 작은 또는 매우 깨끗해야 사용 SEM 및 가능한 챔버 뒤덮여 버렸지 시료 표면의 내부 구조에 따라, (4 인치)의 전체 웨이퍼만큼 클 수 있으며 채널링을 방해 할 수있는 오염 물질 (예., 결정질 또는 비정질 기본 산화물)의 무료.
- SEM 샘플 마운트에 샘플을 놓습니다. 주 : 실장 방법은 일반적으로 사용 SEM 스터브의 종류에 따라 클립 스타일 또는 일부 접착제를 통해 변경할 수있다 (예를 들면, 카본 테이프, 실버 페인트.). 배치 방법은 시료가 이동하지 않습니다과 전기적 샘플 충전을 방지하기 위해 접지되어 있는지 확인해야합니다.
2.로드 샘플
- 의 '벤트'버튼을 클릭하여 SEM 벤트소프트웨어 인터페이스와 대기압에 도달 한 후 샘플을 삽입합니다.
- SEM 문을 닫기 전에, SEM으로 이동시 BSE 검출기을 공격하지 않도록 시료 적절한 높이에있을 수 있도록한다.
- 소프트웨어 인터페이스에서 '펌프'버튼을 클릭하여 SEM 펌프 다운. 시스템은 압력 측정을 시작하기에 충분히 낮다는 것을 표시 할 때까지 기다립니다.
3. 적절한 근로 조건
- '빔'제어 영역에서 제어 버튼을 통해 전자 빔을 켜고 소프트웨어 인터페이스의 '빔'드롭 다운 메뉴를 통해 가속 전압을 설정합니다. 여기에 제시된 작업을 위해, 25 kV로 사용 하였다.
- '빔'드롭 다운 메뉴를 통해 적절한 값으로 빔 전류를 설정합니다. 이는도 5의 (대략 2.4 NA)로 설정 스폿 사이즈 설정의 방법에 의해 여기에 사용되는 시스템 내에서 결정된다. 주 : 하이 빔 전류는 일반적으로 필요하다 Because ECCI 신호는 일반적으로 약한과 더 구별 이미지를 허용 현재 크다.
- 이차 전자 검출기를 사용하여, 소프트웨어 인터페이스를 통해 이미지 초점과 stigmation을 조정한다. 참고 :이 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 소프트웨어 인터페이스에 마우스를 드래그하여 여기에 수행; 초점 수직, 수평 stigmation. 또한, 포커스 / stigmation 조정용 명확한 제목을 제공하기 위해 샘플을 작은 입자 또는 표면 특징을 발견하는 것이 도움이된다.
- 증분 단계의 Z 위치를 변경하고 필요에 따라 포커스를 조정하고 stigmation 의해 수직 작동 거리에 샘플을 이동. Z 위치는 소프트웨어 인터페이스의 '단계'조절 영역에서 'Z'드롭 다운 메뉴를 통해 변경된다. 여기에 설명 된 작업을 위해, 5mm의 작동 거리 eucentric 높이에서 동일한 배치 및 ECCI 강한 신호를 제공.
4. 시각화 샘플 ECP
<OL>5. 이미지 결함 / 기능
- 단계 4.5에 기재된 바와 같이 원하는 회절 조건을 설정하기 위해, 샘플 기울기 및 회전을 조정한다. 타겟 키쿠치 대역 에지를 정렬 ECP 번역 및 / 또는 회전시킴으로써이를 달성 (즉, 밝은 키쿠치 대역 및 연관된 어두운 키쿠치 라인 사이의 변곡점) SEM 광학 축. 최대 채널링 실제로 키쿠치 라인에서 발생하지만, 여기에 설명 된 방법에 정렬하면 시각화 어둡고 밝은 대비 수준 모두 결함 대비 (참조 그림 4와 5).을 제공합니다
- 원하는 회절 조건이 달성되면, 키보드의 플러스 (+) 키를 통해 여기까지 배율을 증가시킨다.
- 이미지를 집중할 단계 3.2에 설명 된대로, stigmation를 조정. 참고 : 여기에, FO를CUS 및 stigmation 최고의 특정 결함 / 기능은 이미지화되는 관련하여 조정된다.
- 대역의 에지에서 작은 편차가 목표 결함 또는 피쳐의 외관상 큰 차이를 만들 수 있기 때문에, 동시에, (직교 관심 키쿠치 밴드 / 라인 샘플 기울기 조정 넘지 작게함으로써 회절 조건을 최적화 최대 콘트라스트를위한 특정 기능을보고. (키쿠치 라인 방향) 대역의 외측으로 이동하면서 키쿠치 대역의 내측으로 이동하는 것이 일반적으로, "밝기"기능의 상대적인 대비를 줄일 수 있음을 유의 일반적 상대적인 대비를 줄일 "어두운"기능.
- 원하는 콘트라스트를 얻을되면, 같은 밴드가 여전히 또는 매우 광학 축 근처에 있는지 확인하기 위해 배율을 감소; 너무 많은 경사는 모두 회절 조건을 변경할 수 있습니다.
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Representative Results
갭 /이 연구시 샘플 저자 이전에보고 된 헤테로 가공 후의 액스 트론 3 × 2 근접 결합 샤워 헤드 반응기에서 금속 - 유기 화학 기상 증착 (MOCVD)에 의해 성장시켰다. 17 모든 종양은 4 인치의 Si (실시 하였다 [110] 방향으로 6 °의 의도적 인 탈각 (offcut) 001) 기판. 모든 ECCI 이미징 (옆으로 SEM에로드하기 위해 약 1cm의 X의 1cm 조각을 얻었다 절단에서) 무엇이든지 더 이상의 샘플 준비와 같은 성장 샘플을 실시 하였다.
다른 회절 조건 하에서 촬영 된 갭 / SI 샘플에 부적합한 네트워크의 이미지는도 4에 도시된다.도 4a, 결함 관찰 콘트라스트를 결정한다 ECP지도상의 위치에 나타낸 바와 같이, 투명의 기준에 의해 측정.
그림 5는 다양한 조지아에서 캡처 한 이미지를 제공합니다이 P / 다른 갭 실리콘 샘플 임계 두께를 결정하기 위하여 두께. 이들 샘플은 모두 대략 0.47 %의 격자 부정합을 산출 550 ° C에서 배양 하였다. g = 촬상 조건을 사용하여 부정합 전위가 30 nm에서 관찰되지 않고, 임계 두께는 30 내지 어딘가에 것을 나타내는, 50 nm에서 관찰된다 -가 50nm.
마지막으로,이 결함 ECCI 특성화 다른 유형 ECCI의 적용 가능성을 보여주기 위해 이미지 쓰레딩 전위 및 적층 결함 (도 6 참조) g = 회절 조건으로 사용된다.
그림 1. 실험 및 전자 채널링 패턴의 그림 (ECP). 촬영 ECP 이미지 (A) 몽타주는 갭 / SI 샘플에서 (27 배 배율로 촬영)(B) 관찰 키쿠치 라인을 기술하는 인덱스 일러스트와 함께 긴. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
전자 채널링 패턴 (ECP)의 그림 2 회전. 갭 / SI ECP의 모양에 평면 샘플 회전 (즉., [001]면 일반 약)의 효과를 묘사. 의 회전은 (A) -20 °, (B) 0 °, 및 (c) 20 °가 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
전자 채널링 패턴 (ECP) 그림 3. 틸트. 갭 / SI ECP의 모양에 (평면 [110]에 대한 예)의 평면 샘플 경사의 영향을 묘사. 의 경사는 (A) -4 °, (B) 0 °, 및 (c) 4 °가 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 4 주석 일렉트론 채널링 상대 이미지 결과 패턴 (ECP). 캡처 ECP 화상 (A) 몽타주 (27 배 확대) 및 (B)는 ECCI의 촬상 조건을 생성하기 위해 사용 광축의 상대 위치를 나타내는 그림 인덱스 (C)에 표시된 이미지 - (F 옹>), 50 nm 두께의 GaP / SI 시료의 격자 부정합 계면에서 부정합 전위를 표시한다. 각각의 G 벡터는 각 이미지에 대한 표시됩니다. [14]의 허가를 적응. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
도 5의 GaP / (A)이 30 nm, (B) (50) 내지 (C) 100 나노 미터, 및 (D) 250 nm의 갭 에피 층 두께를 포함 갭 / SI 두께 시리즈에서의 Si 두께 시리즈. ECCI 현미경 사진. 부적합 전위 임계 두께가 어딘가에 30 나노와 50 나노 미터 사이 인 것을 나타내는, 50 나노 샘플 관찰 시작했다. [14]의 허가를 적응.e.jpg "대상 ="_ 빈 ">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
전자 채널링 대비 이미징 (ECCI)와 함께 찍은 그림 6. 추가 결함. (A) 표면 스레딩 전위를 관통와 (B) 적층 결함 등 다양한 GaP로 / SI 샘플에 추가 결함 유형의 ECCI 이미지. 를 보려면 여기를 클릭하십시오 이 그림의 더 큰 버전.
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Discussion
25 kV의 가속 전압의 본 연구에 사용 하였다. 가속 전압은 전자빔의 관통 깊이를 결정하는 것; 높은 가속 전압, 샘플의 큰 깊이에서 오는 광우병 신호가 될 것입니다. 이 계면에서 매립 샘플의 표면으로부터 멀리 전위의 가시성을 가능하게하기 때문에 높은 가속 전압은이 시스템에 대해 선택되었다. 다른 유형의 결함은 / 기능은 샘플의 유형에 따라 서로 다른 가속 전압에서 더 또는 덜 보일 수있다.
전술 한 바와 같이, 투명 기준은 사용중인 특정 회절 조건과 그 기능의 결과 영상의 명암의 강한 대비가 어떤 기능을 결정합니다. 다만 TEM 같이, 이는 이미징 조건이 관심의 특정 결함을 관찰, 또는 알려지지 않은 결함의 경우에, RAN 필요할 것이다 것에 관해서 조작자에게 안내를 제공하기 위해 사용될 수있다다른 회절 조건 GE는 그 결함의 특성을 규명하기 위해 추가 정보를 제공하는데 사용될 수있다. 예를 들어, 명확하게 이미지 서로 직교 부정합 전위 MDS ()의 배열을 위해서, 다른 회절 조건의 수는 오퍼레이터의 목적에 따라 사용될 수있다. 이것은 이전의 GaP / SI, 14의 MD ECCI 특성에 대한 저자들에 의해 증명되었다 및 50 nm 두께의 GaP / SI 샘플에서 가져온 동일한 MD 네트워크, 네 이미지, 다른 회절을 사용하여 캡처 된 경우 그림 4에 여기에 표시됩니다 조건.
도 4a는 [̅220] = 상태를도 4b-E.도 4B에 표시된 이미지들의 각각에서 사용되는 회절 조건 g을 나타내는 ECP 맵을 제공 g 하에서 묘화로서 MD 네트워크의 이미지이다. 전술 한 바와 같이, 전위 대비 invisibilit에 의해 결정된다Y 기준, G · 압축 변형이 U와 전위에 의해 완화 (001) 배향 아연광 결정에서 B = 0 G · (BXU) = 0 = [̅110]와 [̅1̅10] 라인 방향 - 수직 및 수평, 각각,도 4의 좌표 - 뚜렷한 버거 각 가능한 벡터. G의 경우 = [̅220] 회절 조건 수평 U = [1̅1̅0] 라인 방향 모두 투명 기준에 0이 아닌 값을주고, 따라서 강한 대비를 제공과 관련된 모든 네 가지 버거 벡터. (U × b) 수직 U = [̅110] 방향 출력량에 그 · g = 0, 또한 g · B ≠ 0 및도 4b에서 알 수있는 바와 같이, 따라서, 단지 약한 콘트라스트를 제공한다. <(즉. [110] 방향으로 12 ° offcut) 수평 방향의 전위의 축외 틸트 의도적 misoriented의 Si (001) 기판의 사용의 결과가된다. (22)을 참고/ SUP> 수평의 MD에 의해 표시되는 반대의 대비 수준 (즉., 어둡고 밝은)을하여 서로 다른 전위 사이의 구별의 추가 수준을 제공, (U × B) · G의 부호와 관련이 있습니다. 실험 및 시뮬레이션 offcut 격차를 비교 작성자에 대한 이전 작업 / SI ECCI 데이터가 U = [1̅1̅0] (수평) 라인 방향에 대한 네 가지 햄버거 벡터, 두 실제로 잠재적으로 인해 우선 전위 핵을 관찰하는 것을 나타낼과 offcut 기판으로부터 생성기구를 미끄러지는 동일 기인 offcut 유발 전위 스큐 부족 = [̅110] (수직) 방향을 확인하기 어려운 U 발생 여부 (23).
그림 (c)는 그림 (b), G = [2̅20]의 반 평행 회절 조건과 동일한 MD 네트워크를 보여줍니다. 때문에 g = [및 직각 전위# 773; 220] [2̅20, 그들은 여전히 의한 회절 조건의 기호의 변화에 높은 콘트라스트를 가질뿐만 아니라 반대 극성 = g에 수직이다. 이것은 콘트라스트 반전이 주어진 결함의 햄버거 벡터의 부호를 결정하기 위해 공지 g 벡터의 세트를 사용하여 표준 투명 기준과 함께 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 실제로, 그림 (b)와 (c) 이미지는 동일한 키쿠치 밴드를 사용하여 촬영하지만, 반대의 가장자리에 있었다. 도. 도 4 (d)에 의한 직교하는 회절 벡터 g = [220]의 용도에 강한 대조를 나타내지 이제도 4B-C에서 강조 그 직교 수직 지향의 MD, 반면 수평 전위가 전시 매우 약한 콘트라스트. 모든 가능한 버거 비제로 보이지 기준 값의 벡터는 어느 세트에 평행 인 회절 조건 g = [400]를 사용하는 경우 마지막으로,도 4E에서의 MD 세트 모두가 볼 수 있으며, 따라서 수득차 라인 방향.
SEM 내에 TEM 같은 데이터를 제공하는 것 외에도, ECCI의 특정 강도가 현저하게 빠르고 간단 전형적 TEM을 통해 가능한 것보다 신속하게 몇몇 이러한 분석을 수행 할 수있는 능력이다. 이것의 한 예는 정확하게 결정하기위한 목적으로, ECCI는 갭 - 온 - 실리콘 막 두께 (이 30 nm 내지 250 nm)의 범위에서 부정합 전위 진화 다중 시료 분석을 수행하는 데 사용 된도 5에 제시 임계 두께 전위 핵 H, C를위한 (전위의 형성을 통해 유도 된 변형 이완에 필요한 두께)뿐만 아니라 전위 글라이드 역학의 이해를 발전은.도 5a는 30 nm 두께의 샘플의 ECCI 화상을 보여주는 관측 MD 기능을 발휘하지 않는다. 이 두께는 더 핵 이벤트가 아직 발생하지 않았는지 때문에 충분히 시간 C 이하의 가능성이 높습니다. 이 CONSIS입니다갭 - 온 - 실리콘 H (C)가 45 나노의 범위 어딘가에 것을 제안 이전 TEM 기반 연구과 텐트 -. 90 나노 미터 (24, 25)는 그러나, 일부 핵 이벤트가 실제로 발생했지만 아직 관찰 부적합를 생산하지 않은 것이 가능하다 길이. 실제로,이 관련된, 또는 약간의 표면 거칠기로 할 수있는 화상 대조 기능 수있다 - -이 경우, 방금 핵 전위가 여전히 관찰되어야하지만 인해에 충분히 해결하기가 어려울 수있다 변형 중심 루프 확장의 부족.
도 5b (50 ㎚) 및도 5c (100 ㎚)에 제시된 막 두께가 증가할수록, 계면 어긋난 세그먼트 글라이드 통해 과량 부정합 변형을 완화 나타나고 연장 보인다; 이상 얻어진 길이 부정합 에피 층을 두껍고 큰 수의 MD 가시. 50nm의 관찰에 부정합 전위의 모습아마도 약간 크게 좁아 나타낸다가 50nm, 그리고 - 샘플,도 5b는, 임계 두께는 약 30 nm 범위 내의 어딘가의 임계 두께 추정치를 제공하는, (적어도 성장 온도)에 도달했음을 나타낸다 이전에보고 된 범위의, 이동. 짧은, 부적합이 핵는 30 나노 미터에 길이 있지만 추가 고온 (725 ℃) 열처리 실험 (안 여기에 표시) (14)가 제안, 관찰 얻을 것으로 밝혀졌다 그 임계 두께 값 하한 또는 중간에 실제로 가까이 할 수있다 - 범위. 같은 그림 5D에 나타난 250 nm의 샘플로 상당히 높은 갭 두께에서, MD를 자체는 들어오는 전자 파면의 댐핑 / 때문에 앞서 언급 한 깊이에 의존하는 폭이 넓어 더 이상 직접 관찰 할 수 없습니다. 대신, 관련 지표 근처 스레딩 세그먼트를 볼뿐만 아니라, 넓은 반면 같은 가능성이 부적합 관련 기능입니다전위 이종 균주 필드를 유도. 이 기능을 비파괴 적으로 관찰하고 일반적으로 시간이 많이 소요 계획 뷰 TEM 호일 준비 및 수익률 분석의 비교적 작은 영역을 필요로 TEM 같은 공간 해상도에서 같은 영화에서 스레딩 전위를 계산, ECCI 기술의 또 다른 중요한 힘입니다.
이 논문의 주요 초점의 GaP / SI의 부정합 전위의 특성을 ECCI의 사용이지만, 그것은 또한 다른 결정질 물질과 다른 유형의 결함의 특성에 적용 할 수 있음을 주목하는 것이 중요하다. (6)의 예를 제시 도표 후자. 그림 5a는 그림 5D보다 높은 해상도로 찍은 250 nm 두께의 갭에-시 (001) 샘플의 표면을 관통 관통 전위의 ECCI 현미경 사진을 표시합니다. 참고로 여기 스레드에도 드리 워진 꼬리 기능 정기적 인 평면도 형상을 통해 관찰 될 수 있음을 알 것이다TEM (PV-TEM). 마찬가지로,도 6b는 동일한 샘플의 적층 결함의 ECCI 현미경을 표시 - 또한 관찰 멸종 무늬를 표시 -이 특정 테스트 구조에 대한 최적이 아닌 갭 핵의 중요한 고자질하는 기호. 이 언저리는 다른 연구자들에 의해 금속 샘플에 ECCI 통해 관찰되었다. 샘플을 더 제조 또는 처리가 필요 없기 때문에, 현미경의 1.26 이러한 유형의 TEM을 통해보다 훨씬 빠르게 ECCI 통해 얻을 수있다. 위에서 설명 된대로 모든 동안은, ECCI로 달성 가능성 해상도는, ECCI 빠른 밀도의 특성 및 전위 및 적층 결함으로 확장 결함의 분포에 대한 효과적인 도구 만들기, 기존의 PV-TEM의 비교입니다.
본 연구에서는 ECCI하는 절차에 대해 설명했다. ECCI 신호 회절 계이기 때문에, t의 많은 다른, 특정 회절 조건 하에서 수행 될 수있다그는 같은 방법으로 TEM 결함의 이미지를 다양한 종류의 수를 만들어 운영하고 있습니다. 이 ECCI에게 비파괴, 광역 특성이 요구되는 상세한 미세 신속가 턴 - 주위 및 / 또는 샘플의 큰 숫자가 필요한 경우에 특성, 또는에 대한 TEM를 대체 할 수있는 뛰어난 성능을합니다. 여기서, ECCI는 헤테로 갭 - 온 - 실리콘 시료의 격자 부정합 계면에서 부정합 전위의 특성화를 통해 입증되었지만, 그것은 응용의 넓은 범위를 가지며 결함 및 결정 구조의 다른 유형에 이용 될 수있다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Sirion Field Emission SEM | FEI/Phillips | 516113 | Field emission SEM with beam voltage range of 200 V - 30 kV, equipped with a backscattered electron detector |
| Sample of Interest | Internally produced | Synthesized/grown in-house via MOCVD | |
| PELCO SEMClip | Ted Pella, Inc. | 16119-10 | Reusable, non-adhesive SEM sample stub (adhesive attachment will also work) |
References
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