Analysesysteme für Elektronenmikroskope

QUANTAX EDS für TEM

Energiedispersives Röntgenspektrometer für STEM, TEM und T-SEM

Chemische Analytik auf der Nanometer-Skala

Quantitative Elementverteilungsbilder

Highlights

>15
Jahre
Erfahrung mit Silizium-Driftdetektoren im Bereich TEM
Detektormaterialien und Messelektronik sind für eine schnelle, präzise, zuverlässige und störungsfreie Datenerfassung unter High-End-TEM-Bedingungen ausgelegt, das schließt atomarer Auflösung ein.
80
keV
Einzigartige obere Energiegrenze für Element-ID und Quantifizierung
Mit den TEM-spezifischen hohe Beschleunigungsspannungen für Elektronen sind so Elementlinien höherer Energie für quantitative EDS nutzbar
1
Atom
Einzelatom-ID und Atomsäulen-Mapping
Einzelatom-Identifikation innerhalb von Sekunden ist mit XFlash 6T Detektoren der High-End-Klasse mit hohem Raumwinkel zur Strahlungserfassung in Kombination mit aberrationskorrigierter STEM und Feldemissionskathoden hoher Brillanz möglich

EDS-Elementverteilungsbilder im TEM, STEM und REM (T-SEM) auf der Nanometerskala

Der klare, vielseitige Messaufbau gekoppelt mit optimierter Messgeometrie in Slim-line-Design sichert schnelle und zuverlässige TEM-EDS-Datenerfassung auf Routinebasis. Hyperspektrale Bilddatensätze werden in sogenannten HyperMaps (auch "Spectrum Images" genannt) erfasst. Diese Bilddatensätze enthalten die zu jedem Pixel gehörenden EDS-Spektren und alle entsprechenden Metadaten, die für die korrekte quantitative Analyse wichtig sind. Sie werden zur Inspektion und weiteren Datenverarbeitung gespeichert.

  • Schlankes Design (Slim-line) der Detektoren und geometrische Optimierung, angepasst für jeden Mikroskop-Polschuh-Typ, sorgen für maximale Raum- und Abnahmewinkel.
  • Dies hilft bei der Vermeidung von Probenkippung, Absorption, Abschattungseffekten und System-Peaks.
  • Fensterlose Detektoren zur Steigerung der Detektor-Quantenausbeute; insbesondere sinnvoll im Niedrigenergiebereich für die Detektion von Leichtelement-K-Linien und L-, M- sowie weiterer Linien von Elementen mit höherer Ordnungszahl.
  • Automatischer Detektorrückzug als Standard und individuelle Konfigurierbarkeit dieser Option ermöglichen eine lange Lebensdauer des Detektors und gleichzeitig vielseitige Experimentdesigns.
  • Automatisches Monitoring für in-situ bzw. in-operando Experimente, wie z.B. Heizexperimente, bei denen die Änderung der chemischen Zusammensetzung mit zeitlicher Auflösung registriert wird.
  • Umfassendes Software-Paket ESPRIT für die Online- und Off-Line-Datenanalyse.

Vorteile

Software für On- und Off-Line TEM EDS

Das System QUANTAX EDS für TEM beinhaltet das flexible und transparente Analysesoftware-Paket ESPRIT. Vordefinierte und konfigurierbare Methoden ermöglichen schnelles und umfassendes Data Mining von Elementverteilungsbildern (Element-Maps, Hyperspektraler Bilder, HyperMaps oder "Spectrum Images") sowie die Erzeugung quantitativer Elementverteilungsbilder. Standardbasierte und standardfreie Quantifizierungsroutinen für Spektren, Objekte, Linienprofile (LineScans) und Elementverteilungsbilder (Element Maps) sind ebenso enthalten wie PCA-basierte Phasenanalyse und automatisierte statistische Partikelanalyse.

  • Off-Line-Analysesoftware mit persönlichem Hardware-Key- und/oder LAN-Option für Studenten- oder Labor-Netzwerke.
  • Transparente klare offene Benutzeroberfläche: what you see is what you get.
  • Einfaches Einrichten, Modifizieren sowie Speichern/Laden von Quantifizierungsroutinen für alle EDS-Daten.
  • Zwei verschiedene Quantifizierungsmethoden für EDS-Daten von elektronentransparenten Proben verfügbar: Cliff-Lorimer- und Zeta-Faktor-Methode.
  • Basierend auf einer großen, ständig aktualisierten Atomdatenbank können die theoretischen Cliff-Lorimer-Faktoren für jedes experimentelle Steup und jede Beschleunigungsspannung standardfrei berechnet werden, auch für niedrigere Spannungen wie im REM typisch (für STEM-EDS in REM).
  • Einfache software-gesteuerte Kalibrierung experimenteller Cliff-Lorimer- und Zeta-Faktoren unter Verwendung von Standardproben.
  • Die Zeta-Faktoren für alle Elemente können mit Hilfe weniger Elementstandards aus den existierenden Cliff-Lorimer-Faktoren berechnet werden.
  • Auswahl verschiedener EDS-Untergrundmodelle: physikalisches Modell für elektronentransparente und Bulk-Proben, sowie mathematische Untergrundberechnung.
  • Berichterzeugung mit verschiedenen Templates

Anwendungen

Anwendungsbereiche der Elementanalyse am TEM

Halbleiter
Ergebnis der Elementlinienentfaltung im Bereich geringer Quantenenergie für ein Spektrum, einer NiSi(Pt)-NiSi2-Mischschicht auf Si.

Quantifizierung der Pt-Konzentration in einer NiSi(Pt)-NiSi2-Halbleiterstruktur

Dieses Anwendungsbeispiel zeigt EDS-Daten zur Analyse des epitaktischen Wachstums einer mit Pt legierten NiSi-Dünnschicht und der entsprechenden Pt-Konzentration mit wenigen at%. NiSi wird für nm-große Metallisierungsstrukturen in Halbleiterbauteilen wie MOSFETS verwendet.
Überlagerte Elementzuordnung eines Schichtsystems

Chemische Phasenanalyse einer Schichtstruktur

Es kann vorteilhaft sein, hyperspektrale Bilder auf die Existenz chemischer Phasen zu prüfen, ohne vorherige Annahmen anzuwenden. Die Bruker-ESPRIT-AutoPhase-Prozedur findet automatisch Regionen ähnlicher Zusammensetzung in einem HyperMap basierend auf der Hauptkomponentenanalyse der Spektren. Die Empfindlichkeit dieser Prozedur ist einstellbar. Die Herangehensweise wird am Beispiel eine Schichtstruktur im Querschnitt demonstriert.
Überlagerte Elementverteilungsbilder des Nanodrahtes

Chemische Charakterisierung von Nanodrähten

Nanostrukturen wie Nanodrähte, Nanostäbchen oder Nanorods und funktionalisierte Nanovehikel werden zunehmend bedeutsam für diverse Anwendungen in der Nanotechnologie, sei es in der Nanoelektronik oder für die gezielte Verteilung von Medikamenten im menschlichen Körper.
Einzelnes Siliziumatom in Graphen

Identifizierung eines einzelnen Atoms auf Graphen

Spektren eines einzelnen Atoms zu erhalten ist nicht nur ein bemerkenswertes Ergebnis der EDS, sondern kann zu wertvollen neuen Informationen über die Eigenschaften und Anregungszustände bestimmter Elemente auf der Nanometerskala beitragen.
HAADF-Abbildung einer Halbleiterstruktur

Chemische Zusammensetzung von Halbleiter-Interconnects

Die energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS oder EDX) der Standardklasse mit 30mm² aktiver Detektorfläche kann in konventionellen Rastertransmissionselektronenmikroskopen (STEM) innerhalb weniger Minuten Elementverteilungsbilder mit nm-Auflösung liefern. Voraussetzung ist, dass der Detektorkopf klein genug ist (in Slim-line-Ausführung), sodass sein Abstand zur Probe möglichst gering ist (für einen hohen Raumwinkel, aus dem Röntgenstrahlung erfasst werden kann) und der Detektor so hoch wie möglich über der Probe positioniert werden kann (für einen hohen Abnahmewinkel). Ein hoher Abnahmewinkel hilft, Abschattungs- und Absorptionseffekte zu vermeiden.
RAM-Mikrochip-Elementverteilungskarte

Hochauflösendes Elementverteilungsbild einer Halbleiterstruktur mit STEM-EDS im SEM

Die Messung von Elementarverteilungsbildern mit röntgenbasierten Methoden ist nicht immer einfach interpretierbar. Die im Nanometerbereich nötige Ortsauflösung sowie Röntgen-Linien-Überlappungen sind typische Herausforderungen bei der Untersuchung von Halbleitermaterialien. Es kann manchmal vorteilhaft sein, zunächst EDS im SEM zu nutzen, anstatt teure TEM-EDS und TEM-Messzeit.

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