Аппаратная функция отклика детектора отраженных электронов и контраст химического состава образцов в сканирующей электронной микроскопии

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Приводятся формулы для расчета коэффициента отражения обратно рассеянных электронов в зависимости от материала (атомного номера Z), т.е. химического состава образца, и энергии первичных облучающих электронов EB. Приводится расчет детектируемого сигнала обратно рассеянных электронов в зависимости от Z, EB и функции отклика F полупроводниковых детекторов и детекторов на основе микроканальных пластин. Результаты расчетов сравниваются с результатами экспериментальных измерений. Проведен сравнительный анализ контраста изображений состава образцов, получаемого для различных типов детекторов при различных EB.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Э. И. Рау

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: rau@phys.msu.ru
Russian Federation, Москва

С. В. Зайцев

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Author for correspondence.
Email: zai336@mail.ru
Russian Federation, Москва

References

  1. Reimer L., Scanning Electron Microscopy. Physics of Image formation and Microanalysis. 2-d ed. Berlin: Springer, 1998.
  2. Funsten H.O., Suszcynsky D.M., Ritzau S.M., Korde R. //IEEE Transactions on Nuclear Science. 1997. V. 44(6). P. 2561. https://doi.org/10.1109/23.650863
  3. Рау Э.И., Орликовский Н.А., Иванова Е.С. // Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46(6). С. 829.
  4. Wall B.L., Amsbaugh J.F., Beglarian A., Bergmann T., Bichsel H.C., Bodine L.I., Wilkerson J.F. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2014. V. 744. P. 73. https://doi.org/10.1016/j.nima.2013.12.048
  5. Зайцев С.В., Купреенко С.Ю., Рау Э.И., Татаринцев А.А. // ПТЭ. 2015. Т. 6. С. 51. https://doi.org/10.31857/S0032816223040092.
  6. Müller E., Gerthsen D. // Ultramicroscopy. 2017. V. 173. P. 71. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2016.12.003
  7. Rau E.I., Karaulov V.Y., Zaitsev S.V. // Rev. Sci. Instrum. 2019. V. 90(2). P. 023701. https://doi.org/10.1063/1.5054746
  8. Chen Z., Hu L., Zhang L., Shen J., Chen C. // IEEE Transactions on Electron Devices. 2023. V. 70(3). P. 1109. http://dx.doi.org/10.1109/TED.2023.3236907
  9. Arnal F., Verdier P., Vincensini P.D. // Compt. Rend. Acad. Sci. 1969. V. 268. P.1526.
  10. Hunger H.J., Küchler L. // Phys. Status Solidi (a). 1979. V. 56(1). P. K45. https://doi.org/10.1002/pssa.2210560157
  11. Staub P.F. // J. Physics D: Appl. Phys. 1994. V. 27(7). P.1533. https://doi.org/10.1088/0022-3727/27/7/030.
  12. Бронштейн И.М., Фрайман Б.С. Вторичная электронная эмиссия. Москва: Наука, 1969.
  13. Fitting H.J. // J. Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2004. V. 136(3). P. 265. https://doi.org/10.1016/j.elspec.2004.04.003.
  14. Орликовский Н.А., Рау Э.И. // Известия РАН. Серия физическая. 2011. Т. 75. №9. С. 1305.
  15. Cazaux J., Kuwano N., Sato K. // Ultramicroscopy. 2013. V. 135. P. 43. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2013.06.002
  16. Timisch F., Inoue N. // Ultramicroscopy. 2018. V. 186. P. 82. https://doi.org/10.1016/j.ultramic.2017.12.001
  17. Sercel P.C., Lebens J.A., Vahala K.J. // Rev. Sci. Instrum. 1989. V. 60(12). P. 3775. https://doi.org/10.1063/1.1140489
  18. Kim H., Negishi T., Kudo M., Takei H., Yasuda K. // J. Electron Microscopy. 2010. V. 59(5). P. 379. https://doi.org/10.1093/jmicro/dfq012

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. a -Reflection coefficient of backscattered electrons as a function of atomic number Z, calculated by formula (2) for EB = 2 keV (curve 1) and EB = 20 keV (curve 2), as well as by formula (3) (curve 3). b -Reflection coefficient of backscattered electrons as a function of EB energy for different elements Z, calculated by formula (2).

Download (133KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Schematic representation of the experiment geometry when the SEM operates in the reflected electron (RE) detection mode: Sp - sample, D - semiconductor planar p-n detector with frontal layer thickness t.

Download (100KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependences of the IS signal on the EB energy for a number of massive samples with atomic number Z at the primary electron current IB = 1 nA.

Download (136KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Normalized values of the response function F as a function of EB energy for semiconductor detectors and for MCP detectors.

Download (124KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences