在某些FE SEM的浸没/UHR模式下实现纳米级TKD映射

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最近纳米技术的大规模采用引发了一场在扫描电子显微镜(SEM)中争夺最高分辨率的竞赛。实现最终空间分辨率的一种方法是使用磁浸没透镜。以前,使用浸没式透镜无法进行方位映射。这是因为透镜产生的磁场干扰了透射菊池模式(TKP)的收集和分析过程。干扰有两个主要部分:

  • 散射电子被限制在SEM光轴周围的狭窄空间内(见下面的TKP“带场”)。
  • 菊池图案被磁场扭曲、旋转和移动。

首先,菊池信号被减少到一个从SEM光轴扩展到10毫米的区域。这种围绕光轴的电子包容意味着很少有散射电子能达到标准EBSD探测器通常将其荧光屏放置在距离SEM光轴大于15 mm的位置。轴上TKD由启用的技术擎天柱2通过从SEM光轴周围捕获菊池图案来解决此问题。

第二,TKPs中存在的磁场造成的严重失真,使准确的频带检测变得不可能。为了纠正失真并补偿TKPs中的旋转和移位,我们开发了一种新的软件功能(正在申请专利),称为ESPRIT FIL TKD(全浸式镜头TKD)。该功能易于校准,并已完全集成到车辆的自动地图采集过程中ESPRIT 2软件

FIL TKD功能与轴上TKD的结合,使得在超高分辨率模式下(即浸没透镜处于活动状态)使用高端FE SEM进行精确定位成为可能。

图1a:在磁场存在的情况下,使用轴上TKD几何形状获得的非校正透射菊池图案(TKP)
图1b:使用FIL-TKD校正后图1(左)中的TKP
图1c:与图1(中间)进行比较-从相同晶粒中获得的TKP,但没有磁场,即浸没透镜处于非活动状态

这种独特的硬件和软件选项组合的最终结果或好处在图2(*)所示的TKD结果中清晰可见。图案质量图(左)定性地证明,激活浸入式镜头(更清晰的特征)时,物理空间分辨率要高得多。在浸没透镜激活时获得的取向图中,可以清楚地看到细于10 nm的颗粒/特征。

图2:从20 nm Au薄膜上获得的相同区域的轴上原始TKD图,无磁场、a.k.a.分析模式(顶部)和磁场a.k.a.超高分辨率模式(底部)。使用相同的探针电流、加速电压、TKD探测器设置和3nm的步长参数获取两个图。比例尺代表100纳米。未对方向图应用数据清理。结果由丹麦DTU纳米实验室的Alice Da Silva Fanta提供。

(*)此处给出的结果应定性,而不是作为我们TKD解决方案和/或某品牌SEM的分辨率规范。相关SEM浸没模式和非浸没模式之间的TKD地图分辨率和索引质量差异可能因型号和/或品牌以及房间环境(如温度、地面振动、声学等)而异。