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Quantitative Charakterisierung nanostrukturierter dünner Schichten

Nanomaterialien werden in der Regel im Transmissionselektronenmikroskop (TEM) untersucht. Es ist jedoch auch möglich, Nanomaterialien mit Hilfe eines großen Bildausschnittes im  Rasterelektronenmikroskop (REM) quantitativ zu analysieren. Zu diesem Zweck wurde die On-Axis TKD-Technik entwickelt, die bereits eine etablierte REM-basierte Methode zur Messung der Orientierungsverteilung im Nanometerbereich unter Nutzung der EBSD-Hardware ist. In dem hier gezeigten Anwendungsbeispiel wurde die Orientierungsverteilung von dünnen Gold- und Platinschichten mit dem eFlash FS Detektor mit OPTIMUS TKD Detektorkopf in einem Feldemissions-REM gemessen. Bei niedrigem Strahlstrom (<3 nA) werden ultraschnelle TKD-Messungen durchgeführt, um die Strahldrift zu überwinden und eine ultrahohe räumliche Auflösung zu erreichen: in 20 Minuten wurden über 1000 Körner mit der kleinsten Korngröße von 20 nm gemessen und ultrafeine Details wie Zwillingskorngrenzen aufgelöst (3 nm).

Links: 3 nm große Zwillingskorngrenzen (IPF Z-Map, On-Axis TKD mit 1,5 nm Schrittweite), rechts: Beugungsmuster (Pattern) der dünnen Au-Schicht
On-Axis TKD-Map einer 20 nm dünnen Au-Schicht auf einer 5 nm starken Si3N4-Membran. Zu sehen das unbearbeitete Orientierungsverteilungs-Map, welches mit einer Schrittweite von 2 nm entlang der Senkrechten zur Probenoberfläche (IPZ) gemessen wurde. Die Indizierungsrate liegt > 92 %, es wurden mehr als 2400 Körner gemessen.
Farbkodiertes, dunkelfeld-ähnliches ARGUS-Bild der dünnen Au-Schicht mit einer räumlichen Auflösung von 3 nm.