透射电子显微镜TEM的原理、参数及应用

1. 设备型号

2台TF20场发射透射电镜，配备能谱仪

2.原理

TEM（Transmission Electron Microscope， 透射电子显微镜） 具有较高的分辨率是半导体失效分析领域最常用的仪器之一，其以高能电子束作为光源，用电磁场作透镜，将经过加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子和样品中的原子因碰撞改变方向，从而产生立体角散射。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。TEM的一个突出优点是具有较高的分辨率，可观测极薄薄膜的形貌及尺寸。

3. 仪器参数

加速电压	200KV
高分辨极靴(S-TWIN)
点分辨率	0.24nm
线分辨率	0.14nm
STEM(HAADF)分辨率	0.19nm
电子束能量色散	<0.7eV
最大束流	>100nA
1nm束斑最大束流	>0.5nA
样品最大倾斜角	±40°
EELS(Gatan Enfina)能量分辨率	0.7eV
EDAX能谱仪 (EDS)	5B~92U
能量分辨率	~130eV（Mn KL线）

4. 设备功能及应用范围

主要用于无机材料微结构与微区组成的分析和研究，仪器的功能包括：

（1）电子衍射：选区衍射、微束衍射、会聚束衍射；

（2）成像：明场像（BF）、暗场像（DF）、衍射像、高分辨像（HREM）、扫描透射像，环角暗场像（HAADF）；

（3）微区成分：EELS和EDS能谱的点、线和面分析；

应用范围：

（1）材料范围：除磁性材料之外的任何无机材料，包括粉体、薄膜和块材；不适用于有机和生物材料。

（2）表征范围：微观形貌、颗粒尺寸、微区组成、元素分布、元素价态和化学键、晶体结构、相组成、结构缺陷、晶界结构和组成等。

5. 送样需知

5.1粉末样品基本要求

（1）单颗粉末尺寸最好小于1μm；

（2）无磁性；

（3）以无机成分为主，否则会造成电镜严重的污染，高压跳掉，甚至击坏高压枪；

5.2块状样品基本要求

（1）需要电解减薄或离子减薄，获得几十纳米的薄区才能观察；

（2）如晶粒尺寸小于1μm，也可用破碎等机械方法制成粉末来观察；

（3）无磁性；

6. 案例分析

（1）FIB+HRTEM+EDS 半导体薄膜领域

（2）FIB+TEM+EDS 半导体LED领域

（3）磨抛+离子减薄+HRTEM 量子阱领域

（4）g=0002 刃位错观察

（5）g=11-20螺旋位错和混合位错观察

（6）FIB+HRTEM+EELS 纳米线截面观察及能谱分析
      责任编辑:tzh