Материал: Диагностика наноматериалов и наноструктур. Акулинин С.А., Проскурина И.С

В этой же работе изучался элементный состав различных керамик (Рис.1.8). При этом было получено пространственное разрешение, равное 0,5 нм.

Рис. 1.8. Карта распределения кислорода (а) для керамического монокристалла 33R-Al11O3N9 и профиль концен-

трации кислорода (б)

В работе [17] спектроскопия электронных потерь была применена для исследования состава GeSi нанокластеров. На рис. 1.9 показано ПЭМ-изображение КТ GeSi в темном поле и профиль распределения концентрации германия от основания нанокластера к его вершине.

11

Рис. 1.9. ПЭМ изображение квантовой точки GeSi и профиль распределения концентрации германия, полученный методом СЭП

Таким образом, спектроскопия электронных потерь в методе просвечивающей электронной микроскопии является эффективным методом элементного анализа и изучения химических связей в нанометровом (0.5 – 2нм) масштабе размеров.

1.4. Томография в просвечивающем электронном микроскопе

Кроме ставших уже традиционными для просвечивающей электронной микроскопии методов исследования локального состава, существуют довольно сложные в применении, но показательные методы ПЭМ, позволяющие проводить диагностику состава нанобъектов. Одним из таких методов является ПЭМ-томография. Реконструирование нескольких про-

12

екций сканирующей ПЭМ с использованием специального программного обеспечения позволяет получать 3-х мерные образы нанообъектов [18]. Такая методика подходит для 3-х мерного отображения зарощенных нанообъектов, подобное отображение не может быть получено с использованием стандартного ПЭМ.

1.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

снанозондом (нано ЭСХА)

Вметоде рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) анализируется кинетическая энергия электронов эмитированных внутренними оболочками атомов под воздействием характеристического рентгеновского излучения (обычно CuK , AlK или MgK ). Электроны эмитируются с глубины 3-8 монослоев и их энергия варьируется в пределах 0

–2000 эВ. Чувствительность РФЭС сравнима с чувствительностью электронной Оже-спектроскопии и составляет порядка 0,01% для большинства элементов. Метод РФЭС позволяет более четко детектировать химические сдвиги, нежели ЭОС, что позволяет изучать химические связи на поверхности структур.

До недавнего времени метод РФЭС применялся для исследования объектов на поверхности, размер которых был более десятков микрометров. В связи с применением новых оптических систем, новой геометрии источников, размер объектов на поверхности, разрешаемых этим методом был уменьшен до нескольких десятков нанометров. Новая методика получила название нано-ЭСХА. Это позволило проводить исследования состава объектов субмикронного и в отдельных случаях нанометрового масштаба [19]. Схема метода наноЭСХА приведена на рис. 1.10.

13

Рис. 1.10. Схема метода нано-ЭСХА

Три части спектрометра отвечают за: 1) РФЭС, 2) селективная спектроскопия поверхности и 3) фильтрованное по энергии изображение метода ЭСХА.

Для определения латерального разрешения метода на- но-ЭСХА была выращена структура с ямами различной ширины. Линии, имеющие размер 300 нм хорошо разрешимы (см. рис. 1.11), линии имеющие размер 80 нм видимы, но периодическая структура пространственно не разрешена. В работе было оценено пространственное разрешение, составившее около 120 нм.

14

Рис. 1.11. Изображение скола гетроструктуры AlGaAs/GaAs с прослойками AlGaAs различной толщины в фотоэлектронах (а), линия Al2p полученная при энергии фотонов 150 эВ. Соответствующий профиль концентрации алюминия и схема образца

1.6. Статическая вторичная ионная масс-спектроскопия

Метод статической вторичной масс-спектроскопии (ВИМС) основан на анализе по массе положительных или отрицательных ионов, эмитированных из образца в результате процесса вторичной ионной эмиссии под воздействием первичным пучком ионов. Кроме отдельных ионов, ВИМС позволяет исследовать комплексы. ВИМС значительно чувствительнее методов ЭОС и РФЭС, но масс-спектры гораздо более сложны для интерпретации и количественного анализа вслед-

15