Att Karakterisera som Är Nano, Anmärker genom att använda Dispersive Energi Röntgar Analys med Rumslig Upplösning för Kick vid Nano Bruker

Utvecklingen av modern teknologi påverkar vetenskapen av litet anmärker itu väg. På en räcka bättre hjälpmedel för bruk som avbildar, och analys av miniatyren anmärker ges, som hjälpmedlet oss kan försök och att förstå vår värld på ett mycket mindre fjäll. Främja Å andra sidan miniatyriseringen i fabriks- necessitates kontrollera av teknologiskt bearbetar på en minimi av en beställer av nedanför storlek den aspirerade apparaten storleksanpassar.

Behovet för for och effektiv nanoanalysis växer mycket snabbt. Knutpunkten för nästa generation 22 nm i microelectronicsarkitektur är annalkande. Nya lösningar för elektroniskt interconnects, kondensatorer, tätare datalagring, och sol- celler är för närvarande under utveckling. Detta kräver atom- fjällanalys av en lång räcka av material liksom functionalized kolnanotubes (CNTs), olika perovskites och tredimensionella nanostructures.

En Andra viktiga sätter in av miniatyrisering är den moderna medicinen. Den strävar för att identifiera giftliga nanoparticles, och att överföra läkarbehandlingen och funktion bearbetar exakt till förlägga var de behövs i förkroppsliga. För all denna nanoanalysis är oersättligt. Att förstå och kontrollera fungera av miniatyren storleksanpassad naturligt och konstgjort anmärker oss behöver att veta deras beståndsdelfördelning.

Uppgiften för forskare och producenter är att finna det effektivast långt att karakterisera litet anmärker med högkvalitativa data på rumslig upplösning för kicken. En av många kliver i denna riktning i analytisk elektronmicroscopy (AEM) är avvikelsekorrigeringen. I stället för roterande till högre och högre accelerera spänningar i större och större mikroskop har korrigeringen av den sfäriska och chromatic avvikelsen bliven verklighet nu, och är nedanför 80 keV för atom- upplösning möjligheten.

Detta är nödvändigt för utredningen av känsliga material lika CNTs för utstrålning. AEM använder olika typer av spektroskopin. Dispersive Energi Röntgar analys (EDS) är van vid skiljer mellan olika beståndsdelar i ta prov som använder frambragd, Röntgar. I både scanningen och överföringselektronmicroscopy (SEM/TEM) är syftet att få EDS-spectra med kick signalerar till bakgrundsförhållandet i en kort tid från litet tar prov områden. Denna artikel diskuterar ett effektivt långt att möta dessa krav.

För EDS med rumslig upplösning för kick tar prov det upphetsad volym som frambringar utstrålningen, behöver att vara litet. Tyvärr mindre den upphetsada volymen som, slutsumman EDS signalerar mindre, är och att ge elektrondosstagen samma. Detta är fallet i SEM 2000, var lägre accelerera spänningar är van vid minskning som, det upphetsad tar prov volym och till en även större grad i TEM, var endast hångla av revan tappar formad spridningvolym är tillgänglig för X-ray utvecklingen i den genomskinliga elektronen tar prov skivor (Fig. 1).

Bland de tydliga lösningarna är högre strömtäthet i sonden - som begränsas av strålakänsligheten av tar prov -, längre mätning tajmar - som begränsas av stabiliteten av mikroskop- och avkännaresystemet såväl som strålakänsligheten - eller större heltäckande metar för X-ray samlingen. En omfattande överblick om, hur upptäckten begränsar, påverkas av dessa dela upp i faktorer ges av M. Watanabe och D.B. Williams. O. förklarar Krivanek o.a. hur avvikelsekorrigeringen bidrar till förbättringen av det maximalt till bakgrundsförhållandet, som är så viktigt för framflyttning av upptäckten begränsar.

Figurera 1. Magnetiseringsvolym, som bidrar för att märka med sina initialer, Röntgar utvecklingen.

Konventionellt lithium drev vätskeett gasformigt grundämne kylde silikonapparater (Si (Li)) var den van vid omvänden Röntgar quanta in i elektrisk laddning. För en tid sedan framkallades Peltier kylde silikondriva (SDD)avkännare, och Bruker AXS Microanalysis (förr RÖNTEC) var första som fritt använder och som optimerar denna nya vätsketeknologi för ett gasformigt grundämne för reklamfilmEDS-analys i SEM 2000. Detta har flera fördelar som jämförs till konventionell teknologi för Si (Li), bestämt för nanoanalysis. SDDs ger en driva sätter in, frambragt av driva ringer på baken av aktivkristallen, för att vägleda och mot efterkrav laddningsmolnet som frambrings av varje foton (Fig. 2).

Figurera 2. 30 som en mm² gå i flisor använt i TEM-avkännare.

Data kan samlas mycket snabbare och mycket effektivare än med konventionella avkännare för Si (Li). Hybrid- Brukers signalerar bearbeta enheten som framkallas speciellt för SDD-readout ser till att de superb samlingskapaciteterna av avkännarna exploateras riktigt. Avkännare för XFlash SilikonDriva visar mycket lite död tid, klassar är ytterligheträkningen kapaciteter och - i motsats till mest Si (Li) - immun att overload villkorar. Dessutom kräver de inte vätskeett gasformigt grundämne för att kyla, danandevibrationer som är tillhörande med skurkrolldewars på de föråldrade microphony och isläggningproblemen för mikroskop för kolonnen. Dessutom gå i flisor den mindre temperaturlutningen mellan det omgivande området och avkännaren, som behöver endast att kylas besegrar till °C -25 till -30 för 30 en mm² XFlash SDDs, ser till kickstabilitet och mycket lite driva. Dessa är resonerar därför Bruker avgjorde att anpassa dess XFlash Avkännare för TEM som väl (Fig. 3).

Figurera teknologi 3.SDD i TEM: Bruker XFlash 5030 som installeras på en Jeol2200 FS, Humboldt Universitetar, Berlin.

De första exempelshowsna förnicklar katalysatorpartiklar (med en diameter av 20 nm) i kolnanotubes. Ta prov analyserades i en Zeiss, Supra55- somSEM 2000 på 20 keV i överföringen som använder en 10 en mm² XFlash SDD på heltäckande, metar av sr 0,01 och en strålaström av pA 500. 1024 x 220 PIXELet HyperMap ficks i 15 noterar genom att använda ett PIXEL bor tid av 4096 µs. Avspegla den väl löste EDSEN HyperMap är myntpartiklarna tydliga, som starka utsändare i den sekundära elektronen avbildar (Fig. 4).

Figurera 4. Ni-katalysatorpartiklar i kolnanotubes. Ni-Kα fodrar användes för ID i HyperMapen (4a). 4b visar att en sekundär elektron avbildar. Ta Prov artighet av: S. Centrerar Hermann, T. Geßner, för Microtechnologies på den Chemnitz Universitetar av Teknologi.

Ett experimentellt resultat av en forskning för AlGaAs (P, In) quantumbrunn projekterar visas in figurerar 5. Datan ficks genom att använda 30 en en mm² XFlash som 5030 SDD för TEM med 0,12 srheltäckande metar i en Jeol2200FS TEM. En sondström för pA 210 i en 0,7 nm-fläck användes. 244na vid PIXEL 342 kartlägger ficks i 6 noterar genom att använda 4096 µs bor tid per PIXELet. Fördelningen av korrelaterna för skurkrollbeståndsdelindium (som visas i guling) med kicken metar väl ringformigt mörker sätter in (HAADF) signalerar.

De mer sistnämnda förhöjningarna med det atom- numrerar av spridningbeståndsdelarna, provided helheten kartlade området är lika tjockt. Quantificationen av beståndsdelen kartlägger utfördes genom att använda 8 av PIXEL som 8 binning, och den teoretiska Klippan Lorimer dela upp i faktorer. Det elementärt profilerar frambragtes, genom att tillfoga upp alla 8 vid 8 PIXELdata vinkelrätt till lagrarna i den markerade regionen. Gilla Precis de fångna rå datan som profilera ger nm-upplösning. För att leverera även mer precisera alternativ för korrigeringen för driva för dataBruker också erbjudanden för längre förvärvtider och AutoPhase (dess del- analyslösning för principen).

Figurera 5. Quantum brunnforskning tar prov. AlGaAs (P, In) som satt in: AlGaAs 5 nm GaAsP, 7 nm InGaAs, 5 nm GaAsP, AlGaAs. 5a: Elementär fördelning av In, P och Al. 5b: De motsvarande HAADFNA avbildar. 5c: Elementärt profilera. Ta Prov artighet av: G. Tränkle, Ferdinand Braun Institut, Berlin och A. Mogilatenko, W. Neumann, Humboldt Universitetar, Berlin.

För upplösningsEDS för Kicken som beskrevs rumsliga resultat använder SDD-teknologi i elektronmicroscopy, över. Det är tydligt att en kombination av påverkan för elektrondos- och upptäcktseffektivitet de kvalitets- datan. Stora heltäckande metar genom att använda kapaciteten för avkännaren för lilla garantier för aktivavkännareområden den bra, som inkluderar fastar readout, low död tid, ingen hög upp, kickenergiupplösning, en stabil instrument- miljö, och den utmärkta kapaciteten på kicken och den låga räkningen klassar.

En bra avkännarekapacitet på kickräkningen klassar är mycket användbar för elementärt avbilda, och för att finna rätten ta prov område i lågt förstoringsfunktionsläge. Det är också ideal för att använda källor för kickljusstyrkaelektron och för elementärt kartlägga in i-situ experiment. I tillägg fasta högkvalitativ readout är viktigt, när låga elektrondoser måste att användas för strålar känsligt tar prov, och när stora datamängder för 3-D-characterization behöver att fås. På nano-fjäll i kickförstoringsfunktionsläge var numrera av frambragt Röntgar, tappar dramatiskt, sådan avkännare levererar utmärkta resultat som väl.