Высокоразрешающая просвечивающая электронная микроскопия

Применение высокоразрешающего микроскопа в режиме на просвет позволяет характеризовать структурные дефекты как в подложке, так и в многослойных эпитаксиальных пленках. Например, применение высокоразрешающей электронной микроскопии (ВРЭМ) обеспечило диагностическую поддержку исследованиям по развитию эпитаксиальной технологии создания структур на основе твердых растворов кадмия, ртути и теллура для фоточувствительных элементов матриц для современных систем тепловидения. С помощью ВРЭМ определяются такие важные параметры низкоразмерных систем, как размеры квантовых объектов и их пространственное расположение, степень упорядочения, резкость границ раздела объект-матрица, наличие структурных дефектов. Для проведения исследований методом ВРЭМ были разработаны следующие методики:

  • Методика препарирования планарных кристаллических образцов для просвечивающей и высокоразрешающей электронной микроскопии, включающая химико-механическую полировку, химическое травление и термическое окисление.
  • Методика изготовления образцов поперечного сечения, основанная на ионном травлении тонких механических срезов склеенных структур, для изучения пространственного распределения, морфологии и атомной структуры нанообъектов, протяженных дефектов, границ раздела методами просвечивающей электронной микроскопии.
  • Оригинальная методика препарирования сложных химических соединений на основе А2В6 для просвечивающей и высокоразрешающей электронной микроскопии, позволяющая изготовление планарных и поперечных сечений на основе химико-механического утонения.
  • Компьютерная методика количественного анализа механических напряжений в гетероэпитаксиальных системах на основе обработки оцифрованных картин высокоразрешающей электронной микроскопии.
  • Методика компьютерного моделирования атомной структуры нонообъектов, кластерных и протяженных конфигураций дефектов структуры, границ раздела для построения теоретических высокоразрешающих электронно-микроскопических изображений и последующего сравнения с экспериментальными изображениями с целью получения достоверной информации об атомной структуре анализируемых объектов.

Высокоразрешающий электронный микроскоп JEM-4000EX (JEOL, Япония)
  • Ускоряющее напряжение: 400 кВ (шаг -100 В)
  • Источник электронов: LaB6 – катод
  • Объективная линза (UHP-40):
         -коэффициент сферической аберрации – 1мм;
         -коэффициент хроматической аберрации – 1,6мм;
         -фокусное расстояние – 3,2 мм;
         -шаг фокусировки - 1,2 нм;
         -максимальное увеличение – 1200000;
  • Разрешающая способность: 0,165 нм (по точкам), 0,100 нм (по линиям)
Аналитический высокоразрешающий электронный микроскоп Titan 80-300 (FEI Company, Нидерланды)
  • Ускоряющее напряжение: 80-300 кВ
  • Источник электронов с полевой или термополевой эмиссией
  • Наличие энергетического фильтра и монохроматора (для прецизионного EELS анализа)
  • Наличие корректора сферической аберрации линз
  • CCD камеры и детекторы для работы в режимах HREM, STEM, HAADF, EFTEM, CONVERGEN BEAM
  • EDX и EELS спектрометры
  • Разрешающая способность : STEM – 0.135нм; HREM – 0.08нм
  • Разрешение по энергиям при EELS анализе – менее 0,5 эВ

Дополнительное оборудование:
Устройство для подготовки тонких фольг различных материалов путем ионного травления 691 PIPS (GATAN, США)
Система PIPS™(Precision Ion Polishing System) является прецизионным устройством для пробоподготовки путем ионного травления образцов тонких фольг различных материалов ионным пучком и предназначена для создания в них лунки с целью утонения образца до получения сквозного отверстия для последующего исследования подготовленных образов в просвечивающем электронном микроскопе.
  • Ионные пушки: две ионные пушки Пеннинга с миниатюрными постоянными редкоземельными магнитами
  • Угол травления: от +10° до -10°, угол наклона каждой ионной пушки может регулироваться независимо
  • Энергия ионного пучка: от 1,5 кэВ до 6 кэВ
  • Диаметр пучка: 350 мкм (ширина на полувысоте интенсивности) при 5 кэВ, 800 мкм (ширина на полувысоте интенсивности) при 5 кэВ для пушек с широким ионным пучком
  • Плотность ионного тока: 10 мA/см2 (пиковое значение)
  • Юстировка пучка: прецизионная юстировка пучка с помощью флюоресцентного экрана
  • Размер образцов: 3 мм
  • Крепление образцов: запатентованный держатель DuoPost
Специалисты:в.н.с. Гутаковский А.К.,ТК к.105, т. 330-90-82
в.н.с. Федина Л.И., ТК к.105
инж.-техн. Вдовин В.И. , ТК к.120
инж.-техн. Черков А.Г. ,ТК к.105
инж.-техн. Мамонтова А.Г. ,ТК к.120
аспирант Боцанов С.А., ТК к.105

Примеры изображений, полученные методом ПЭМ: