高分辨二次电子像中的成份衬度

高分辨二次电子像中的成份衬度徐军陈文雄张会珍（北京大学电镜实验室，北京１００８７１）在传统的扫描电子显微学的概念中，二次电子像中包含的是形貌衬度，而背散射电子像中包含的是成份衬度。但实际上二次电子的产额是和样品的成份有关的，不过样品表面极易玷污，样品...     

Monte Carlo模拟有特殊几何边界试样的扫描电镜成像衬度

扫描电子显微镜对于研究材料的表面形貌非常重要。低能二次电子主要反映试样的表面形貌特征，而较高能量的背散射电子既可在一定程度上反映试样的表面特征，也可表征试样的内部成分和结构差异。采用Monte Carlo计算模拟方法可以研究电子在有几何边界的试样表面附近及内部的相互作用过程，从而得到二次电子和背散射电子信号的各种分布，这将有助于理解扫描电子显微镜的成像机制和图像衬度机理。     

复杂形貌试样的扫描电镜成像衬度模拟

Monte Carlo方法可用于模拟计算扫描电子显微学中材料的表面形貌像衬度，通过模拟电子在试样内部和表面附近的散射和输运过程，从而得到二次电子和背散射电子的信号，它们既反映了试样的表面形貌特征，在一定程度上还表征了试样的内部成分和结构差异。     

结合体构造的Monte Carlo方法模拟扫描电镜成像衬度

扫描电镜中的低能二次电子信号主要反映试样的表面形貌特征，而较高能量的背散射电子信号既包含了试样的表面信息，也可表征试样的结构差异和内部成分。对二次电子和背散射电子信号产生过程的计算模拟研究有助于理解扫描电子显微镜的成像机制和图像衬度机理，但现在的计算一般仅局限     

扫描电子显微学中二次电子发射过程的蒙特卡洛模拟

利用蒙特卡洛模拟固体中电子散射轨迹的计算方法，系统地研究了扫描电镜中二次电子信号的发射过程。该模拟电子与固体相互作用的蒙特卡洛模型包含了级联二次电子产生的过程，并且采用光学介电函数方法描述电子的能量损失和相伴的二次电子激发。由于模拟计算可以给出背散射电子和二次电子的绝对产额，以及它们随加速电压和样品的原子序数的变化关系，因此可以用于模拟元素衬度和形貌衬度像。还计算得到了关于二次电子产生和发射的其它分布，并与实验结果作了比较。     

技术信息

昆明物理研究所由英国剑桥仪器公司引进的S250MK2型扫描电镜系统配备有林克860X射线能量色散谱仪,WDX-2A型X射线波长色散谱仪;二次电子检测器;背散射电子检测器;阴极荧光检测器;吸收电流放大器以及国内少有的最低温     

碳纳米管材料和碳纳米管基器件的扫描电镜成像

本文探讨了在扫描电镜中单壁碳纳米管的成像问题.一般情况下碳纳米管的像衬度随入射电子能量,扫描速度,样品基底和环境而变,情况非常复杂.但在一定厚度的SiO2绝缘基底上且与金属电极相连的单壁碳纳米管的成像机理则相对简单.单壁碳纳米管像衬度的贡献主要来源于二次电子而不是背散射电子.像衬度产生的机理主要为SiO2绝缘基底在成像过程中的电荷积累导致的表面电势的变化对于碳纳米管以及周围SiO2基底二次电子发射效率的影响.     

模拟扫描电镜像衬度的体构件Monte Carlo方法

利用Mollte Carlo计算方法可以模拟电子束与样品的相互作用过程,从而了解扫描电子显微学中信号的产生机制,本工作中,我们采用体构件法来产生复杂试样的几何构型,利用光线追踪算法求得散射事件间的步长抽样修正。电子散射的物理模型则采用Mott散射截面描述电子与原子间的弹性相互作用,以及用介电函数理论描述电子与固体的非弹性相互作用,同时还考虑到了二次电子的级联产生过程．以此,我们模拟计算出了若干复杂几何体的二次电子像和背散射电子像。     

透过反射法的原理和应用

本方法针对SEM+EDX或SEM+WDX仪器的分析方法。本方法根据SEM的二次电子检测器所检测的信息并综合EDX信息加以实现的。令二次电子检测器检测的信息电流为I_s;则:I_s=i_1+i_2+i_3+i_4其中:i_1为入射束流激发样品时产生的纯二次电子电流。i_2为背散射电子电流在SE检测器所张立体角内的部分。i_3为背散射电子以样品表面逸出时产生的纯二次电子电流。i_4为背散射电子在真空壁上和样品支架上产生的纯二次电子电流。控制I_s和dI_s的大小和能量可以改变图像的特征和散射区域。因di_3和di_4远比di_1和di_2小,所以dI_s可以认为由di_1和di_2组成。我们可以用改变di_1/di_2来获取样品的物理、化学性质。综合EDX或WDX提供     

Pt/C催化剂颗粒体系SEM成像的计算机模拟

Pt纳米颗粒/C基底体系是典型的纳米催化剂应用体系,本文采用蒙特卡罗方法模拟了该体系的扫描电子显微镜成像。给出了不同尺度的Pt纳米颗粒在C基底中不同深度下二次电子和背散射电子成像的衬度。计算结果显示：(1)在PI／C衬度的形成中,材料的原子序数衬度而不是形貌衬度起了主要作用：(2)只有分布在C基底表面或者表面以下很浅深度内(大约三倍颗粒直径)的Pt颗粒才可以在二次电子信号中被观察到,而背散射信号中则可以观察到更深的Pt颗粒(大约五倍颗粒直径);(3)当颗粒尺度小于几十纳米时。其二次电子信号衬度与通常微米尺度的情形有很大不同,最亮处位于颗粒的中央而不是边缘,且随着颗粒尺度的降低。二次电子产额绝对值也相应降低。     

Robinson背散射电子探头在找矿中的应用

在SEM中,在电子束和固体相互作用时产生的各种信号中,目前利用得最广泛的是二次电子(SE)信号。但背散射电子(BSE)信号由于其极宽的能量公布,实际是最强的一种信号。利用广角高效率收集BSE的Robinson探头,当电子束垂直入射到试样上时获得的BSE象具有很强的原子序数衬度。这种衬度特性和X射线能谱仪(EDS)相结合特别有利于找矿。本文是关于用背散射探头寻找金矿的实验研究。试样采自我国东坪金矿,表面经磨光並喷碳。图1是从试样中找到的自然金,即图中标有Au标记的区域,由于金的原子序数很高,这个区域亮度     

低入射能量下电介质样品出射电子特性

近年来,低入射能量下电介质样品出射电子特性研究在电子显微成像、电子束曝光等领域得到了广泛关注。结合数值计算和实验测量,研究和分析了石英样品出射电子电流的动态变化特性及相关因素的影响。结果表明,二次电子能谱的峰值半宽度比金属样品要小,几率最大的出射能量约为2 e V。随着电子束持续照射,表面电位逐渐下降并趋于稳定,二次电子电流逐渐增大至稳定值,背散射电子电流基本保持不变。稳态二次电子电流和背散射电子电流随入射能量的变化基本保持不变,二者随束流增大近似线性增大。样品台偏压越高,二次电子电流越小,背散射电子电流基本不变。     

PVT生长掺V SiC单晶的扫描电镜二次电子像衬度

在用SEM观察沿单晶生长方向切割掺V SiC晶片时,发现其二次电子像存在衬度。表现为先生长部分较明亮,后生长部分较暗淡,中间存在明显突变。在用PVT生长掺V SiC单晶时,SiC单晶中同时含有浅施主N和深受主杂质V是补偿半导体。从补偿半导体载流子浓度计算出发,建立了二次电子像衬度与载流子浓度的对应关系,很好解释了这一实验现象。结果表明,SiC单晶生长过程中随着浅施主N的减少,n型载流子的浓度逐步减少;当其浓度与V相当时,载流子浓度突变,可瞬间减少10个量级,此后又缓慢减少。正是这种载流子的突变引发了扫描电镜二次电子像衬度。     

低能电子束照射集成电路芯片时的静态电容衬度分析

在研究低能电子束照射绝缘物时在二次电子返回特性的基础上,通过绝缘物表面照射微区和衬底之间的有效电容,获得了表面电位和二次电子信号电流在表面电荷积累过渡过程中随照射条件的变化关系,建立了电子束照射覆盖有绝缘膜的IC芯片时形成静态电容衬度的理论模型.从理论上分析了电子束照射条件和芯片内部形貌、材料参数对静态电容衬度的影响,解释了在扫描电镜实验中的最大衬度现象及其对应的最佳电子照射条件.     

低能电子束照射集成电路芯片时的静态电容衬度分析

在研究低能电子束照射绝缘物时在二次电子返回特性的基础上,通过绝缘物表面照射微区和衬底之间的有效电容,获得了表面电位和二次电子信号电流在表面电荷积累过渡过程中随照射条件的变化关系,建立了电子束照射覆盖有绝缘膜的IC芯片时形成静态电容衬度的理论模型.从理论上分析了电子束照射条件和芯片内部形貌、材料参数对静态电容衬度的影响,解释了在扫描电镜实验中的最大衬度现象及其对应的最佳电子照射条件.     

在背反射电子象中物质衬度效应的数学分析

衬度效应分析是对扫描电子象进行定量分析的理论基础。本文是从背反射电子的基本性质出发,从理论上推导了背反射电子象的物质衬度效应(或称原子序数衬度效应)的数学关系。在推导过程中,为了便于同检测系统几何学结合起来,采取了如下坐标系:x轴∥行扫描方向;y轴∥检测器的中心轴线,且对准检测器的背反射电子轨道是在oyz平面上;z轴∥扫描电镜的光轴。并考虑在被分析试样上有一小平面,其法线矢量H_i可以用方位角(ξ_i,φ_i)来描述,其中方位角ξ_i是H_i在oxy面上投影轴与x轴     

蒙特卡洛模拟方法在扫描电子显微学中的应用

用于模拟固体中电子散射轨迹的蒙特卡洛方法已经在电子探针、电子束微分析和电子束光刻等领域得到极其广阔的应用。扫描电子显微学中，借助于该方法我们可以从理论上系统地研究二次电子和背散射电子的信号产生和发射过程，从而理解各种衬度形成的物理机制。     

纯银材料的二次电子发射能谱研究

超高真空测试设备配备的能量分析仪可分析材料表面发射的二次电子能谱,区分真正的二次电子和背散射电子,并通过对能谱积分求得真二次电子系数。本文以纯净银箔材料为例,将电流法测试的二次电子系数(SEY)与能谱分析结果进行对比,误差不超过6%,验证了电流法测试的正确性,并且分析了误差产生的原因。     

超晶格材料的俄歇电子能谱分析

本文是以Cu/Nb系金属超晶格材料和Si/SiN系半导体超晶格材料作为俄歇电子能谱进行超晶格材料多层结构分析的初次入门,并获得了两种材料深度剖析结果,且观察到Si/SiN半导体超晶格材料的二次电子吸收电流像。     

金属样品扫描电镜二次电子特性蒙特卡洛模拟

采用较为准确的考虑电子散射和二次电子出射过程的蒙特卡洛模型,研究了不同金属样品的二次电子产额、能谱、出射角度、出射位置,模拟二次电子成像电流和扫描电镜二次电子图像。模拟结果表明,二次电子能谱的最可几能量和峰值半宽度略高于实验结果;二次电子出射角度呈现近似的余弦分布;随着入射电子束能量的提高,二次电子出射范围越大,对应二次电子图像的分辨率降低,但会提高图像衬度;二次电子收集器电压越高,二次电子成像电流越大。模拟得到的扫描电镜二次电子图像与实验结果较为接近。