日立高新場發射掃描電子顯微鏡SU8200系列(SU8220、SU8230、SU8240)冷場掃描電鏡是日立高新經過多年潛心鉆研,巨額投入而研發出來的新一代革新性冷場電鏡,此系列掃描電鏡在完全秉承以往冷場發射掃描電鏡全部優點的同時,將探針電流進行了大幅提高,電流穩定性得到了極大增強,同時避免了燈絲Flash 后的采圖等待時間,可以說其彌補了以往冷場電鏡的所有弱勢,成為一款真正的超高分辨分析型冷場掃描電鏡。
一、日立HITACH超高分辨場發射掃描電子顯微鏡SU8220設備簡介
場發射掃描電子顯微鏡SU8220是一種用于材料科學領域的分析儀器。冷場發射電子槍具有更高的相干度、更高亮度、更小束斑等,因此成像質量更好。低加速電壓下也具有較高的分辨率,這樣可以減少電子束轟擊對樣品的損傷,以及減少觀察不導電樣品時的荷電現象,可以在低加速電壓下獲得較高襯度的背散射信號,有利于分析多相納米材料,介孔材料等。
二、日立高新新研發的冷場電子槍主要特點:
1、利用電子槍轟擊后的高亮度穩定期,束流更大更穩定,高分辨觀察和分析兼顧。
2、大幅提高分辨率(1.1nm/1kV、0.8nm/15kV)。
3、減輕污染的高真空樣品倉。
4、通過頂部過濾器(選配項)來實現多種材料的對比度可視化。
三、材料應用測試
1. 觀察鋁合金/EDX分析
采用Regulus優異的信號識別功能,觀察AI-Li2099的應用,通過背散射電子像可以觀察到高分辨率、高襯度的納米尺度析出物,而且在EDX分析中同樣可以獲得高空間分辨率的面分布圖像。
2. 觀察耐熱鋼組織展
在低倍率(左)圖中,可以觀察到裂縫附近受應力影響形成的亞晶,放大圖中可以看到錯位的襯度圖像。
3. 高分辨觀察軟材料
通過Regulus系列產品觀察非導電性樣品時,可降低荷電對樣品觀察的影響,獲得強檢測信號和高分辨率圖像,而且用戶還可以選用減速功能。在下圖左纖維素納米纖維的應用中,可以清晰看到5-50 nm的纖維相互交錯形成的網狀結構,而且電子束轟擊沒有造成纖維斷裂。在下圖右嵌段聚合物的應用中,樣品未經染色處理,也可以高襯度觀察到自組裝結構。
4. 熱電材料的高分辨EDX分析
對極小區域進行EDX分析時,為提高空間分辨率,需要使用低加速電壓來抑制電子東在樣品內的散射現象。通過與大窗口面積EDX探測器聯用,可以高效收集X射線,實現高通量、高空間分辨率分析。
四、電子器件應用
1、功率半導體器件
氮化物半導體層外延片(左)和SiC器件截面(右)作為新一代功率半導體材料備受人們的矚目。以下為這兩種材料的觀察實例,圖中可以高襯度觀察到氮化物半導體層外延片的貫穿位錯與原子臺階。由此可以確認Sic功率半導體器件的摻雜層形貌以及摻雜的濃度分布情況。
2、硅器件
要想觀察復雜精細的樣品結構,必須使用高襯度、高分辨率掃描鏡。Regulus系列具備優異的SuperExB信號分離功能,可高襯度、高分辨觀察納米尺度的微細結構如下圖所觀察到的硅器件。
3、納米線
對于一個電子束可以完全穿透的小型樣品,使用低加速電壓就可以抑制電子東在樣品內的散射現象。使用Regulus可進一步提升EDX分析的空間分辨率,通過將采用極狹窄電子束掃描樣品的Requlus與大窗口EDX探測器聯用,只需300秒即可清晰觀察到直徑為30 nm~50 nm的納米線的元素分布情況。
4、電子配件
在立方晶體的BaTi0:和Ni的陶瓷電容器經EBSD測量所得到的分析結果圖片中,可以觀察到BaTi0:相的粒徑有50 nm~500 nm的偏差,而且結晶方向呈隨機性。Regulus系列FE-SEM對于由100 nm以下微細晶粒構成的材料的EBSD分析是非常好的工具。