Các thiết bị logic và bộ nhớ bán dẫn đang đối mặt với những bước ngoặt đáng kể và cơ hội đổi mới. Các cấu trúc và vật liệu mới yêu cầu việc phân tích chính xác hơn về kích thước, tỷ lệ nguyên tố, biến dạng và tính tinh thể. Các mẫu ngày càng trở nên dễ bị hư hại, đặt ra yêu cầu cao về tính toàn vẹn của mẫu và thời gian thu thập dữ liệu ngắn hơn
Thermo Scientific™ Spectra™ Ultra S/TEM cung cấp các khả năng thích hợp nhất đáp ứng những nhu cầu này. Việc chuyển đổi điện áp linh hoạt cho phép nhanh chóng thay đổi điện áp theo nhu cầu cụ thể. Thêm vào đó, Thermo Scientific Ultra-X™ Detector hiệu suất cao làm giảm thời gian Lập bản đồ định lươngh EDS và cho phép phân tích các cấu trúc nhạy với chùm tia.
Chuyển đổi điện áp nhanh chóng
Spectra Ultra S/TEM trang bị ống kính mục tiêu S-TWIN, đảm bảo rằng tải nhiệt luôn ổn định. Điều này làm giảm thời gian ổn định bàn soi mẫu và quang học từ vài giờ xuống dưới 5 phút khi chuyển đổi giữa các điện áp tăng tốc khác nhau, nâng cao năng suất và mở khóa các khả năng mới.
Một thí nghiệm điển hình có thể bắt đầu với việc lập bản đồ STEM và phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) của một thiết bị ở điện áp tăng tốc thấp hơn để tối đa hóa lượng tia X và giảm thiểu hư hại mẫu. Sau đó, bạn có thể chuyển sang 300 kV để hình ảnh hóa một giao diện với độ phân giải hình ảnh cao nhất có thể.
Việc chuyển đổi điện áp có thể thực hiện nhiều lần trong một phiên soi mẫu, giúp bạn dễ dàng tối ưu hóa điện áp cho một ứng dụng cụ thể. Các bản đồ EDS phân giải nguyên tử ở Hình 1 cho thấy sự giảm thiểu hư hại mẫu “knock-on” ở điện áp thấp hơn so với điện áp cao hơn.
Tính năng chính của Spectra Ultra S/TEM
- Chuyển đổi điện áp nhanh chóng: Nhanh chóng chuyển đổi điện áp tăng tốc trong một phiên soi mẫu để đáp ứng nhu cầu, giảm thiểu hư hại “knock-on”, cải thiện độ tương phản hình ảnh hoặc tối đa hóa độ phân giải hình ảnh.
- Phân tích hóa học hiệu quả: Phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X trên Spectra Ultra S/TEM cung cấp clean data (<1% đỉnh giả) và nhanh hơn so với các hệ thống EDS khác.
- Tính toàn vẹn của mẫu: Sự kết hợp giữa Ultra-X EDS Detector và chuyển đổi điện áp nhanh chóng giảm thiểu hư hại do “knock-on” và liên quan đến liều lượng đối với các cấu trúc nhạy với chùm tia.
- Dữ liệu có thể lặp lại: Các quy trình tự động hóa phần mềm tinh vi, chẳng hạn như OptiSTEM+ và OptiMono+ Software, tối ưu hóa hệ thống cho hiệu suất cao nhất, dẫn đến dữ liệu có thể lặp lại và định lượng hơn.
- Hình ảnh và phân tích 3D chất lượng cao: Chế độ chụp ảnh, định lượng EDS nhanh chóng, phần mềm thông minh và ống kính S-TWIN’ rộng giúp thu thập dữ liệu mà không làm giảm độ phân giải, phạm vi nghiêng và khả năng phân tích.
- Tính linh hoạt cấu hình: Spectra Ultra S/TEM có thể được cấu hình với nhiều tùy chọn, chẳng hạn như DPC/iDPC để phân tích dopant profile, 4D STEM cho phân tích biến dạng, và một monochromator để nghiên cứu bandgap.
Phân tích hóa học hiệu quả hơn với Ultra-X EDS Detector
Spectra Ultra S/TEM giới thiệu một khám phá mới trong phát hiện EDS với Ultra-X EDS Detector. Với hiệu suất phát hiện cao nhất và thiết kế ống kính mục tiêu tiên tiến, Spectra Ultra mang lại khả năng chụp tia X nhanh hơn và với chất lượng hình ảnh cao hơn.
Với góc rắn gấp đôi so với các detector EDS khác (i.e., >4.45 Sr không bị che khuất, 4.04 Sr với giá đỡ phân tích nghiêng đôi), Ultra-X Detector cung cấp các bản đồ EDS với chất lượng tương đương trong thời gian ngắn hơn, hoặc bản đồ chất lượng tốt hơn trong cùng thời gian thu thập dữ liệu. Đỉnh giả (<1%) thấp hơn, tương đương với các giải pháp EDS “cleanest” khác trên thị trường, giúp cải thiện độ chính xác và độ tin cậy của phân tích hóa học.
Ultra-X Detector cũng cung cấp độ nhạy cao hơn khoảng 2,5 lần so với Thermo Scientific Dual-X Detector và gấp 6 lần so với Thermo Scientific Super-X™ Detector ỏ độ nghiêng bằng 0 (Hình 2).
Độ nhạy cao hơn của Ultra-X Detector dẫn đến chất lượng hình ảnh phổ cao hơn và thời gian thu thập dữ liệu ngắn hơn. Hình 3 cho thấy sự so sánh giữa Dual-X và Ultra-X Detector trên một mẫu bán dẫn với cùng thời gian thu thập dữ liệu.
Độ nhạy cao của Ultra-X Detector cũng có nghĩa là cùng một mức thông tin hóa học có thể được thu thập với một phần nhỏ liều electron so với các giải pháp detector EDS khác.
Hình 4 so sánh bản đồ tia X nitơ của mẫu 3D NAND sử dụng Thermo Scientific Velox™ Software với cùng điều kiện thí nghiệm. Trong quá trình thu thập, hơn 100 khung hình (5,78 giây mỗi khung) đã được thu thập và các khung hình này được tích hợp qua xử lý sau thu thập. So với các hình ảnh, bản đồ 10 khung hình của Ultra-X tương tự như bản đồ 50 khung hình của Dual-X, và bản đồ 50 khung hình của Ultra-X cho thấy chi tiết vượt trội hơn so với bản đồ 100 khung hình của Dual-X.
Điều này mở rộng phân tích STEM EDS đến các mẫu nhạy cảm với chùm tia hơn, cho phép lập bản đồ nhanh hơn cho các mẫu ổn định hơn.
Phân tích ở cấp độ nguyên tử cho nhiều loại thiết bị và vật liệu
Với Spectra Ultra S/TEM, việc chụp ảnh với độ phân giải nguyên tử có thể được thực hiện bằng các kỹ thuật hình ảnh thông thường. Hình ảnh phổ hoặc hình ảnh pha phân biệt tích hợp (iDPC) có thể cung cấp thông tin độ phân giải nguyên tử cho một loạt các vật liệu, bao gồm các nguyên tố như hydro, uranium và các bán dẫn hợp chất (Hình 5).
Spectra Ultra S/TEM kết hợp khả năng EDS hiệu quả, chuyển đổi điện áp nhanh chóng, phần cực lớn và sửa chữa dò biến dạng sáu chiều. Những tính năng này cung cấp độ phân giải không gian hàng đầu trong ngành, phân tích hiệu quả, khả năng thực nghiệm tại chỗ và lập bản đồ 3D (EDS) trong một hệ thống duy nhất
Lưu ý: Tất cả các thông số kỹ thuật đều được đo ở 300 kV sử dụng ống kính S-TWIN (trừ khi có ghi chú khác).
• *Đối với X-CFEG trừ khi có ghi chú khác
• ** Ở điện áp trích xuất giảm
• *** Tùy thuộc vào các tùy chọn bộ lọc năng lượng
• **** Thông số kỹ thuật cho 60 kV
Các điểm nổi bật về kỹ thuật
Nguồn sáng
- X-CFEG: Sáng siêu cao với độ phân giải năng lượng nội tại <0.4 eV. Có thể đạt được độ phân giải năng lượng <0.3 eV với điện áp trích xuất giảm.
- X-FEG Mono: Súng phát xạ Schottky sáng cao và bộ lọc đơn sắc với phạm vi độ phân giải năng lượng có thể điều chỉnh xuống <0.2 eV.
- X-FEG UltiMono: Súng phát xạ Schottky sáng cao với bộ lọc đơn sắc siêu ổn định và phạm vi độ phân giải năng lượng có thể điều chỉnh xuống 0.025 eV.
- Phạm vi điện áp linh hoạt: Từ 30 đến 300 kV.
Cột quang học và bộ chỉnh
- Hệ thống ngưng tụ ba ống kính: Có các chỉ số cho góc hội tụ và kích thước khu vực chiếu sáng, cho phép đo lường định lượng liều electron và điều kiện chiếu sáng.
- Bộ chỉnh dò S-CORR: Cung cấp độ phân giải hình ảnh dưới angstrom ở 60 kV theo thông số kỹ thuật và cải thiện đáng kể độ ổn định quang học. S-CORR chỉnh sửa A5 cho tất cả các điện áp tăng tốc.
- Phần mềm căn chỉnh Auto S-CORR CEOS mới: Làm cho việc điều chỉnh bộ chỉnh dò dễ dàng, nhanh chóng và hoàn toàn tự động lên đến các biến dạng bậc 5.
- Ống kính và bộ chỉnh Thermo Scientific ConstantPower™: Được thiết kế cho độ ổn định nhiệt cao trong việc chuyển đổi điện áp và chế độ, giảm thiểu sự trôi dạt hình ảnh.
- Thiết kế ít hồi tiếp: Giảm thiểu crosstalk giữa các thành phần quang học để tăng tính tái lập.
- Ống kính mục tiêu S-TWIN’ đối xứng: Với thiết kế phần cực rộng 5.4 mm cung cấp “không gian để làm nhiều hơn,” cho phép sử dụng các giá đỡ đặc biệt như giá đỡ gia nhiệt, làm lạnh, ấn, và dò điện.
- Cổng mục tiêu nằm ở mặt phẳng tiêu cự phía sau: Tối ưu hóa công việc ứng dụng TEM trường tối.
- Mở rộng tự động: Cho vận hành từ xa và gọi lại vị trí mở rộng một cách có thể lặp lại trong quá trình thay đổi mở rộng.
- Hình ảnh không xoay và xoay hình ảnh tự do: Với đồng bộ hóa giá đỡ trong chế độ TEM cho phép vận hành dễ dàng và căn chỉnh tính năng.
- Độ phân giải dưới angstrom: Cho tất cả các điện áp tăng tốc (60–300 kV) với độ di chuyển mẫu thấp.
- Hình ảnh không có trường trong chế độ TEM Lorentz: Với độ phân giải 2 nm cho các nghiên cứu tính chất từ tính và tùy chọn Cs-corrected Lorentz với <1 nm độ phân giải.
- Cốc Faraday tích hợp và dòng điện fluscreen được hiệu chỉnh: Đọc được tuyến tính trên toàn bộ phạm vi dòng chùm tia.
Bàn soi mẫu
- Bàn soi piezo 5 với trục computerized siêu ổn định: Cho việc recall chính xác các vị trí lưu trữ và theo dõi các khu vực đã truy cập trong quá trình điều hướng mẫu. Bàn soi mẫu piezo cho phép di chuyển tinh vi đến 20 pm để căn chỉnh tính năng quan tâm vào trường nhìn.
- Phạm vi nghiêng: ±35 độ alpha và ±30 độ beta với giá đỡ phân tích nghiêng đôi tối ưu hóa Ultra-X. Với giá đỡ lập bản đồ, phạm vi nghiêng là ±70 độ để giảm thiểu phần thiếu hụt trong tái cấu trúc 3D.
- Chế độ theo dõi vị trí mẫu do bàn soi piezo cung cấp có thể được sử dụng để giảm thiểu các hạn chế do thay đổi nhiệt, điều không thể tránh khỏi trong các thí nghiệm gia nhiệt hoặc làm lạnh tại chỗ.
Bộ phân tích và phát hiện
- Tùy chọn Ultra-X EDS, phần mềm tích hợp, và tùy chọn Gatan Continuum
- Nhận diện đỉnh và khớp nền theo thời gian thực trong quá trình thu thập EDS siêu nhanh.
- Thiết kế detector EDS đối xứng cho phép kết hợp EDS lập bản đồ.
Danh mục detector EDS
• Định lượng EDS sử dụng Velox Software (tính năng điều chỉnh động độ che khuất giá đỡ theo góc nghiêng).
• Ultra-X Detector: Hệ thống detector EDS không cửa sổ, độ nhạy cao với góc rắn lớn và độ sạch cao.
– Tốc độ đếm đầu ra: Lên đến 1.5 Mcps
– Độ phân giải năng lượng:
- ≤136 eV cho Mn-Kα và 10 kcps (đầu ra)
- ≤140 eV cho Mn-Kα và 100 kcps (đầu ra)
– Góc rắn:
- 4.45 srad (không có giá đỡ mẫu)
- 4.04 srad (với giá đỡ phân tích nghiêng đôi)
– Tỷ lệ P/B cao (số Fiori): >2,500
– Hiệu suất in-hole vượt trội (<1% hole counts)
-Hệ thống giảm thiểu gây nhiễu trong EDS (<1% đỉnh giả Fe và Co)
Các tùy chọn detector có sẵn
- Detector HAADF
- Hệ thống phát hiện Panther STEM của Thermo Scientific: Đặc trưng với các detector BF và ADF 8 phân đoạn (tổng cộng 16 phân đoạn) trên trục.
- Camera Ceta™ S hoặc Ceta M của Thermo Scientific (với tùy chọn tăng cường tốc độ)
- Camera Gatan OneView
- Dòng bộ lọc năng lượng Gatan
- Detector dãy pixel kính hiển vi điện tử (EMPAD)
Các giá đỡ có sẵn
- Giá đỡ nghiêng đơn
- Giá đỡ nghiêng đôi
- Giá đỡ lập bản đồ
- Giá đỡ tại chỗ của Thermo Scientific và bên thứ ba
- Vui lòng yêu cầu danh sách các giá đỡ chức năng
Phần mềm
- Kỹ thuật pha phân biệt (DPC) STEM: Cho phép đo lường theo thời gian thực các trường từ tính và điện tích trong
- Phần mềm DPC tích hợp (iDPC): Cung cấp độ tương phản hình ảnh STEM cao cho vật liệu trên toàn bộ bảng tuần hoàn. Kỹ thuật giảm thiểu gây nhiễu này thay thế trường sáng vòng như là kỹ thuật ưu tiên cho các nguyên tố nhẹ. Cực kỳ quý giá khi áp dụng cho các mẫu thường bị hư hại dưới tác động ngắn của chùm tia điện tử.
- Phần mềm OptiSTEM+: Để chỉnh sửa các biến dạng bậc 1 và 2 của hình thành dò với một cú nhấp chuột, mà không cần thay đổi mẫu thử nghiệm tiêu chuẩn. OptiSTEM+ cho phép đạt được độ phân giải STEM tối ưu trên tất cả các công cụ chỉnh sửa dò của chúng, bất kể mức độ kinh nghiệm.
- Phần mềm OptiMono+: Để căn chỉnh và điều chỉnh tự động hoàn toàn bộ lọc đơn sắc đến độ phân giải năng lượng cao nhất có thể trên các hệ thống đơn sắc.
- Hệ thống hoàn toàn kỹ thuật số: Cho vận hành từ xa sử dụng bộ SmartCam.
- Phần mềm tích hợp tiên tiến: Cho phép thu thập tín hiệu nhanh chóng và đồng thời (lên đến năm tín hiệu STEM).
Các tính năng khác
- Lớp bảo vệ môi trường: Giúp giảm yêu cầu biến động âm thanh và nhiệt độ phòng.
- Thiết kế Cold trap: Tối đa hóa thời gian hoạt động với tối đa ba ngày hoạt động liên tục.
- Yêu cầu lắp đặt
- Vui lòng liên hệ với đại diện bán hàng để có tài liệu yêu cầu trước khi lắp đặt đầy đủ.
Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các sản phẩm Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) hãng Thermo Fisher.
EN