SEM掃描電鏡的應(yīng)用

今天帶大家來了解一下SEM掃描電鏡的應(yīng)用

一、SEM掃描電鏡的組成

掃描電子顯微鏡（SEM）由光學(xué)系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、信號采集顯示系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等組成。

圖1. a.電子束與樣品作用產(chǎn)生的各種信號示意圖；ｂ.樣品表面出射電子的能量分布圖

二、SEM掃描電鏡的應(yīng)用

1. 在混合計量學(xué)中的應(yīng)用

將AFM與SEM結(jié)合相結(jié)合進(jìn)行三維空間中測量納米粒子群尺寸，利用AFM的高度測量，SEM的X,Y方向的測量。

圖2. 二氧化硅納米粒子沉積在硅晶片上的 AFM( 頂部 ) 和 SEM( 底部 )成像

2. 在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的應(yīng)用

隨著掃描電鏡技術(shù)的不斷發(fā)展以及樣品制備方法的進(jìn)步，以及冷凍割斷法、化學(xué)消化法以及樹脂鑄型法等新技術(shù)的創(chuàng)建，為醫(yī)學(xué)和生物學(xué)亞顯微領(lǐng)域的深層研究提供了有利條件。

圖 3. 貼壁細(xì)胞掃描電鏡樣本制備方法以及 HeLa 細(xì)胞掃描電鏡成像圖

3. 植物學(xué)中的應(yīng)用

對植物葉片進(jìn)行二維超薄切片觀察到薄壁組織由葉狀葉肉細(xì)胞組成，細(xì)胞邊界，葉綠體排列。

圖4. 用于 FIB-SEM 的樣本設(shè)置

4. 基于掃描電子顯微鏡的半導(dǎo)體摻雜劑含量剖面分析研究進(jìn)展

通過掃描電子顯微鏡可以對電子元器件進(jìn)行破壞性物理分析和失效分析，ＳＥＭ 還發(fā)展出多種半導(dǎo)體分析技術(shù)，如電子束誘生電流 （ＥＢＩＣ） 技術(shù)和陰極發(fā)光（ＣＬ）技術(shù)和四維成像技術(shù)等。另外，低電壓掃描電子顯微鏡對于芯片以及半導(dǎo)體器件的觀察檢測，會減小對電子器件的損傷及輻射。在常規(guī) ＳＥＭ 成像條件下，摻雜半導(dǎo)體的ｐ區(qū)二次電子產(chǎn)率較ｎ區(qū)大，因此ＳＥＭ圖像中同型／異型ｐ-ｎ結(jié)的ｐ區(qū)較ｎ區(qū)亮，通過亮度的對比可以進(jìn)行半導(dǎo)體摻雜觀察。圖像襯度不僅與摻雜劑類型有關(guān)還與 ｐ 型摻雜劑濃度有關(guān)。在之前的研究報告中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)摻雜襯度與摻雜劑濃度擬合曲線（即襯度量化模型）呈近似對數(shù)關(guān)系。并且通過摻雜濃度與內(nèi)建電勢以及摻雜襯度與摻雜濃度之間的關(guān)系，提出表面局域電場效應(yīng)。對于SEM圖像中半導(dǎo)體摻雜的襯度產(chǎn)生的機(jī)制，研究者普遍認(rèn)可的機(jī)理包括：樣品上方局域電場 、表面能帶彎曲電場、二次電子能量分布 、表面電子親合能以及樣品表面碳化等。

圖5. ａ．表面具有不同摻雜劑濃度的 ｐ 型層的 ｎ 型 Ｓｉ 襯底的 ＳＥＭ 圖像，Ａ-Ｅ 層摻雜劑濃度；ｂ．ｐ 型區(qū)摻雜劑濃度和襯度的擬合曲線

圖6. ｐ?ｎ 結(jié)能帶彎曲示意圖。其中 Ｅ_Ｃ：導(dǎo)帶底能級，Ｅ_Ｖ：價帶頂能級，Ｅ_Ｆ：費米能級，Ｖ_ｂｉ：ｐ?ｎ 結(jié)內(nèi)建電勢；Ｖ_ＶＡＣ：真空能級

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