전자 채널링 조영

Electron channelling contrast imaging

ECCI(Electron Channeling Contrast Imaging)는 재료의 결함을 연구하는 데 사용되는 주사 전자 현미경(SEM) 회절 기술입니다.표본 표면에 가까운 전위 또는 적층 결함, 낮은 각도의 입자 경계 또는 원자 단계일 수 있습니다.전위 조사를 위한 투과전자현미경(TEM)의 사용과는 달리, ECCI 접근법은 신속하고 비파괴적인 특성화[1] 기법이라고 불립니다.

메커니즘

ECCI 및 마찬가지로 전자 채널링 패턴에서 채널링이라는 단어는 샘플에서 전자 빔이 도중에 회절되는 것을 나타냅니다.충분한 공간 분해능으로 매우 작은 결정 불완전성은 입사 전자파 함수의 위상을 변경하고, 이는 역산란 확률에 반영되어 전위에[2] 가까운 대비(역산란 강도의 급격한 변화)로 나타납니다.

배경

이제 우리가 ECCI가 SEM 기술이라고 이야기하는 동안, 결함이 SEM의 후방 산란 전자 이미지에서 대비로 나타나야 한다는 예측과 표준 [3]SEM 사용자가 접근할 수 있는 기술로 ECCI를 개발하는 것 사이에는 약 30년의 상당한 격차가 있었습니다.한편, 채널링 애플리케이션을 위한 공간 해상도를 개선하기 위해 필드 방출 총(FEG)을 개발하고 상용 SEM에 통합해야 했습니다.

얼마 후, 윌킨슨은[4] ECCI를 사용하여 Si에서 성장한 Si-Ge 층의 계면에서 표면 아래 1 μm 이상에 놓여 있는 잘못된 위치의 클러스터를 조사했습니다.그들은 이 깊이에서 공간 해상도가 개별적인 탈구를 해결하기에는 너무 낮다는 것에 주목했습니다.하지만, 그들은 g ⋅ × = 0 \ =\ \ \ = 투명성 기준을 TEM과 유사하게 적용할 수 있다고 결론을 내렸습니다.이러한 선구적인 ECCI 조사는 전자 후방 산란 회절(EBSD) 설정과 유사하게 측면 장착 후방 산란 전자(BSE) 검출기를 사용하여 고도로 기울어진 샘플(- \70^{\에 대해 수행되었습니다.

금속에 적용할 때 ECCI는 낮은 기울기µ <10 [5]구성으로 사용되는 경향이 있었습니다.이 설정은 여러 가지 이점을 제공합니다. 표준 Si-다이오드 검출기를 폴 피스에 장착하여 큰 BSE 신호 수집 각도를 제공할 수 있고 상호 작용 볼륨이 최소화되어 더 높은 공간 해상도를 제공합니다.이 기하학적 구조의 단점은 높은 원자 번호로 인해 금속의 경우 반도체보다 덜 문제가 되는 BSE 신호의 감소입니다.금속 재료에 대한 ECCI의 적용에 대한 포괄적인 개요는 Weidner와 Biermann에 [6]의해 만들어졌습니다.

2006년부터 Trager-Cowan의 그룹은[7] 질화물의 특성화에 ECCI를 사용하는 것이 훌륭한 아이디어라는 것을 보여주었습니다.그 이후로 ECCI는 GaN [8]샘플의 확장된 결함과 형태학적 특징을 밝히기 위해 포어스캐터 기하학에 사용되었습니다.피카르 [9]외 연구진은 또한 b \ 유형 식별 기준이 표면 이완으로 인해 더 이상 적용될 수 없다고 주장했습니다.대신, 그들은 시뮬레이션을 사용하여 전위의 버거 벡터를 결정하여 비파괴 전위 특성화 방법의 근거를 마련했습니다.

거의 40년이 지났지만 문학은 ECCI를 계속해서 새로운 기술이라고 부릅니다.여기에는 여러 가지 이유가 있습니다. 여기에는 표준화에 저항하여 모든 그룹이 연구된 재료, SEM 능력 및 사용 가능한 검출기에 따라 ECC 이미지를 획득하는 고유한 방법을 가지고 있다는 사실을 포함합니다.다른 그룹들은 절차를 구별하기 위해 ECCI의 맛을 제안했습니다.구티에레즈-우루티아 [10]외 연구진과 제퍼러와 엘하미는[11] 70µ \ \ \ 70^ { \ } 로 획득한 EBSD 지도에서 얻은 결정학적 정보에 의해 저 틸트 기하학 ECCI를 위해 제어된 ECCI(cECCI)라는 용어를 만들었습니다.마찬가지로 만수르 [12]등도 마찬가지입니다.고해상도 선택된 영역 채널 패턴과 함께 저경사 ECCI를 사용하여 미세한 Si 강철의 전위를 특성화하고 정확한 ECCI(aECCI)로 레이블링했습니다.

레퍼런스

  1. ^ SSD 그룹, 스트라스클라이드 대학, 글래스고 스트라스클라이드 대학2019년 3월 3일에 검색되었습니다.
  2. ^ .Booker, G. R.; Shaw, A. M. B.; Whelan, M. J.; Hirsch, P. B. (1967). "Some comments on the interpretation of the 'Kikuchi-like reflection patterns' observed by scanning electron microscopy". Philosophical Magazine. 16. 16 (144): 1185–1191. Bibcode:1967PMag...16.1185B. doi:10.1080/14786436708229969.
  3. ^ Czernuszka, J. T.; Long, N. J.; Boyes, E.D.; Hirsch, P.B. (1990). "Imaging of dislocations using backscattered electrons in a scanning electron microscope". Philosophical Magazine Letters. 62. 62 (4): 227–232. Bibcode:1990PMagL..62..227C. doi:10.1080/09500839008215127.
  4. ^ Wilkinson, A. J.; Anstis, G. R.; Czernuszka, J. T.; Long, N. J.; Hirsch, P. B. (1993). "Electron channelling contrast imaging of interfacial defects in strained silicon-germanium layers on silicon". Philosophical Magazine A. 68. 1 (1): 59–80. Bibcode:1993PMagA..68...59W. doi:10.1080/01418619308219357.
  5. ^ Simkin, B. A.; Crimp, M. A. (1999). "An experimentally convenient configuration for electron channeling contrast imaging". Ultramicroscopy. 77. 1–2 (1–2): 65–75. doi:10.1016/S0304-3991(99)00009-1.
  6. ^ Weidner, A; Biermann, H (2015). "Case studies on the application of high resolution electron channelling contrast imaging–investigation of defects and defect arrangements in metallic materials". Philosophical Magazine. 95. 95 (7): 759–793. Bibcode:2015PMag...95..759W. doi:10.1080/14786435.2015.1006296. S2CID 135707746.
  7. ^ Trager-Cowan, C.; Sweeney, F.; Winkelmann, A.; Wilkinson, A. J.; Trimby, P. W.; Day, A. P.; Gholinia, A.; Schmidt, N. H.; Parbrook, P. J.; Watson, I. M. (2006). "Characterisation of nitride thin films by electron backscatter diffraction and electron channelling contrast imaging". Materials Science and Technology. 22. 22 (11): 1352–1358. Bibcode:2006MatST..22.1352T. doi:10.1179/174328406X130957. S2CID 136474611.
  8. ^ Picard, Y. N.; Twigg, M. E.; Caldwell, J. D.; Eddy, C. R.; Neudeck, P. G.; Trunek, A. J.; Powell, J. A. (2007). "Electron channeling contrast imaging of atomic steps and threading dislocations in 4 H-Si C". Applied Physics Letters. 90. 90 (23): 234101. Bibcode:2007ApPhL..90w4101P. doi:10.1063/1.2746075.
  9. ^ Picard, Y. N.; Liu, M.; Lammatao, J.; Kamaladasa, R; De Graef, M. (2014). "Theory of dynamical electron channeling contrast images of near-surface crystal defects". Ultramicroscopy. 146: 71–8. doi:10.1016/j.ultramic.2014.07.006. PMID 25127516.
  10. ^ Gutierrez-Urrutia, I.; Zaefferer, S.; Raabe, D. (2009). "Electron channeling contrast imaging of twins and dislocations in twinning-induced plasticity steels under controlled diffraction conditions in a scanning electron microscope". Scripta Materialia. 61. 61 (7): 737–740. doi:10.1016/j.scriptamat.2009.06.018.
  11. ^ Zaefferer, S.; Elhami, N. (2014). "Theory and application of electron channelling contrast imaging under controlled diffraction conditions". Acta Materialia. 75: 20–50. Bibcode:2014AcMat..75...20Z. doi:10.1016/j.actamat.2014.04.018.
  12. ^ Haithem, M.; Crimp, M. A.; Gey, N.; Maloufi, N. (2015). "Accurate electron channeling contrast analysis of a low angle sub-grain boundary" (PDF). Scripta Materialia. 109: 76–79. doi:10.1016/j.scriptamat.2015.07.023.