Taramalı Elektron Mikroskobu

7,941 views

Published on

Bu sunum Bu sunum
Gazi Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler ABD öğrencisi Doğan Yılmaz tarafından Yüzey Analiz Yöntemleri dersimde benim danışmanlığında hazırlanmıştır.

0 Comments
4 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
7,941
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
5
Actions
Shares
0
Downloads
277
Comments
0
Likes
4
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Taramalı Elektron Mikroskobu

  1. 1. Taramalı Elektron MikroskobuBu sunumGazi Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler ABD öğrencisiDoğan Yılmaz tarafındanProf.Dr. İbrahim USLU danışmanlığındahazırlanmıştırNisan-2013
  2. 2. Giriş• Taramalı elektron miksopkobisi, bir elektrondemetinin ilgilenilen örnek boyunca taranması ve buörnekten saçılan elektronların algılanıp görüntühaline getirilmesi şeklinde uygulanan topografik birinceleme yöntemidir.• Elektron demetinin nm boyutunda odaklamakmümkün olduğundan, bu yöntemin sağladığıçözünürlük ve detay çok yüksektir.
  3. 3. Tarihsel gelişimi• 1931 Von Borris ve Ruska TEM i icat edildi.• 1935 Max Knoll ilk SEM’i üretti (Berlin)• 1965 ilk ticari SEM üretildi. (Cambridge ScientificInstruments)• Çözünürlük (1965) : 50 nm• Yüksek enerjili elektron demetinde rekor (0.4 nm @ 30 kV)Hitachi S-5500• Düşük enerjili elektron demetinde rekor (0.9 nm @ 1 kV )FEI company
  4. 4. SEM (1940)
  5. 5. SEM 2010
  6. 6. Avantajlar-Dezavantajlar• Avantajları; Çözme Gücü Çözme Derinliği Büyütme• Dezavantajları; Vakum İletken numune Fiyatı ve sarf malzeme masrafları
  7. 7. Avantajlar-Dezavantajlar
  8. 8. Kullanım Yerleri• Topografi• Morfoloji• Şekil, Boyut, vs.• Kimyasal analiz• Sıvı özellik taşımayan her türlü iletken malzeme
  9. 9. Mikroskobun çalışma prensibi• Elektron tabancası• Saptırma bobinleri• EM Lensler• Aperture• Örnek tutucu• Dedektörler• Vakum chamber
  10. 10. Mikroskobun çalışma prensibi
  11. 11. Vakum sistemi• Mekanik pompa 102 – 10−3 Pa• Turbo moleküler pompa 10−2 – 10−8 Pa
  12. 12. Vakum niçin önemli?• Elektron yayan yüzeylerin koroze olmaması için• Elektronların ortamda bulunan mokeküllerle azetkileşmesi için
  13. 13. Elektron tabancaları• Örnek üzerine yoğunlaştıracak kadar elektronüreten kaynaklardır.• 3 çeşit elektron tabancası vardır. Tungsten Lanthanum hexaboride (LaB6) Field emission electron tabancaları
  14. 14. • Filament, elektrik akımı verilerek ısıtılır. Bu sayedeyeterli enerjiye sahip elektronlar filamentin ucundabirikerek bir elekron bulutu oluşturur.• Filamentin yanına bir pozitif yüklü bir plaka (Anot)yerleştirilirse, elektronlar bu anotun çekimi etkisialtında kalır.
  15. 15. Tungsten Tabanca• Bu kaynakta yayınım yüzeyinin çok küçük olması için120 um tungten tel ince uç biçimi verecek şekildebükülmüştür. İçinden geçen akımla filament ısınır.• 2700 C ye kadar ısınır.• 50-150 saat ömrü vardır.• Ucuzdur.• 10−3 Pa çalışma vakumuna ihtiyaç duyar
  16. 16. Lanthanum Hexaboride (LaB6) Tabanca• LaB6 elektron tabancası kristal haldeki LaB6 nınTungsten veya Rhenium üzerine oturtulması ileoluşturulmuştur. Voltaj uygulandığında kristal ısınırve elektron yaymaya başlar.• Düşük sıcaklıklarda çalışır.• Yüksek akımları kaldıracak kadar dayanıklıdır.
  17. 17. FEG Tabanca• FEG tabanca tungsten-zirconium uca sahiptir• En iyi çözme gücüne ve performansa sahiptir.• Yüksek vakumda ve yüksek manyetik alan etkisiyleelektronlar telden çekilir. Bu tabancada ısıtma yoktur.• Çözünürlüğü tungsten elektrodun 1/10 u ve LaB6 nın1/5 i kadardır.• Ömrü Tungsten filamantınkinden 1000 kat dahafazladır.
  18. 18. Elektron tabancaları
  19. 19. Elektron Optiği - 1
  20. 20. Elektron Optiği - 2
  21. 21. Elektron Optiği - 3
  22. 22. Elektron-örnek etkileşimi
  23. 23. Elektron-örnek etkileşimi• Filamentten elde edilen elektronlar örnek ile çarpışmasısonucu iki çeşit sinyal oluşur.Elektron sinyalleri ve Foton sinyalleri
  24. 24. Elektron-örnek etkileşimi
  25. 25. Elektron-örnek etkileşimi
  26. 26. Gerisaçılan elektronlar• Gerisaçılan elektronlar, gelen elektronlar ileincelenen örnekteki atomların çekirdekleriarasındaki elastik çarpışmalardan dolayıoluşur.• Örnekteki atomların atom numarası ne kadarbüyük olursa o kadar çok sayıda geri saçılanelektron elde edilir.• Elastik çarpışmada gelen elektronların enerjikaybı çok küçüktür. (<1eV)
  27. 27. İkincil elektronlar• Bu elektronlar, gelen elektonlar ile iletkenlikbandındaki zayıf bağlı elektronlar veya valanselektronları arasındaki elastik olmayan çarpışmadandolayı meydana gelir.• Böylece incelenen örnekten elektron koparılmış olur.
  28. 28. İkincil elektronlar• İkincil elektronlar düşük enerjili elektronlardır.• Detektöre 100-300 V arasında bir pozitif voltajuygulanması ile kolaylıkla toplanabilirler.• Bu yolla ikincil elektronların %50-100 arasındaki kısmıtoplanabilmektedir.• Böylece incelenen bölgenin 3 boyutlu görüntüsü eldeedilmiş olur.
  29. 29. İkincil elektron dedektörüSide Mounted In-Lens
  30. 30. İkincil elektron dedektörüSide Mounted In-Lens
  31. 31. Dedektörler
  32. 32. Dedektörler
  33. 33. Büyütme Oranı• Taranan alanın boyutu küçültülürse büyütme oranıartar.
  34. 34. SEM + EDS• Örneğin yüzeyine yüksek enerjilielektronlar çarptığında bu çarpışmalardandolayı, örnek yüzeyinde bazı elektronlarkopar.• Eğer bu elektronlar içteki (çekirdeğe yakın)orbitallerden koparılmışlarsa atomlarkararlıklarını kaybederler. Tekrar kararlıhale gelebilmek için dış orbitalerdekielektronlar iç orbitaldeki boşluklarıdoldururlar.
  35. 35. • Dış orbitallerdeki elektronların enerjileri içorbitallerdeki elektronların enerjilerinden dahayüksek olduğu için, dış orbital elektronların içorbitalleri doldururken belli bir miktar enerjikaybetmek zorundadır.• Bu kaybedilen enerji x-ışını şeklide ortaya çıkar.• Energy Dispersive SpektrometrySEM + EDS
  36. 36. SEM + EDS• Ortaya çıkan X-ışınlarının enerjisi ve dalgaboyusadece atomla ilgili olmayıp o atomun alışverişdebulunan orbitalleri ile ilgili karakteristik bir özelliktir.
  37. 37. SEM + EDS• Orbitaller arasındaki elektron geçişi ve oluşan X-ışınlarının isimlendirlmesi.
  38. 38. SEM + EDS• Örnekten çıkan x-ışınları yarıiletken dedektörtarafından algılanır.• İletkenlik bandına geçen elektronlar, elektrik sinyalinedönüştürülür.
  39. 39. SEM + EDS• Örnek içerisindeki elementlerinyüzdeleri, elementlerin piklerinin altındaki alanlarlaorantılıdır.
  40. 40. SEM + EDS
  41. 41. • Elektron demeti litografisi, nanoteknolojiaraştırmalarında yaygın olarak kullanılan ve ilerinanolitografi yetenekleri sağlayan bir tekniktir.• Bilgisayar kontrollü• Maskeye ihtiyaç yok• Yüksek çözünürlük (10 nm)• Işık kullanan litografik sistemlere göre pahalı ve dahayavaşSEM + EBL
  42. 42. SEM+ Desen işleyici + Lazerinterferometre
  43. 43. Resist SEM
  44. 44. Transistör
  45. 45. UV dedektör -1
  46. 46. UV dedektör - 2
  47. 47. KUANTUM LAZER
  48. 48. Transistör

×