му електронна мікроскопія є найбільш підходящим методом дослідження структур складних кристалічних об'єктів.
Електронну мікроскопію можна розділити на 3 групи:
- трансмісійний електронний мікроскоп (Transmission electron microscopy)
ПЕМ є найбільш універсальним класичним методом дослідження структурних дефектів кристалів, використовується безпосередньо для аналізу морфологічних особливостей, орієнтації дефектів щодо решітки матриці, визначення їх розмірів. Для роботи на трансмісійний електронний мікроскоп потрібні спеціально приготовлені тонкі препарати - репліки або фольги, прозорі для електронів. Найбільш поширені електронні мікроскопи з прискорює напругою 100 і 200, 300 і 400 кВ, при цьому досліджувані зразки повинні мати різну товщину в залежності від величини прискорюючої напруги (для 100 кВ у разі кремнію оптимальна товщина 0,3-0,4 мкм, для 200 кВ - від 0,6-0,8мкм до 1мкм). Репліки використовуються для спостереження мікрорельєфу, фактури поверхні досліджуваного зразка. Сама репліка - це тонка плівка якоїсь речовини, на якій отримують відбиток мікрорельєфу поверхні. Це здійснюється, наприклад, шляхом напилення вугільної плівки або нанесення плівки лаку або желатину. Метод реплік дозволяє отримувати інформацію про структуру поверхні зразків. Фольги - тонкі плівки, які отримують з масивних зразків, причому утонение зразка необхідно вести таким чином, щоб не внести в досліджувану область додаткових порушень. Утонением зразок, як і зняту репліку, поміщають на спеціальну сітку з великими отворами і розміщують в колоні мікроскопа. Саме на фольгу ведуться дослідження дефектоутворення в кристалах.
Довжина хвилі електронів з енергією 100 кеВ приблизно дорівнює 0,004 нм, а роздільна здатність звичайного просвічує електронного мікроскопа складає 0,15 нм. У дефектної області спостерігається зміна інтенсивності контрасту, оскільки в області дефекту або спотворена решітка, або наявний поле пружних напружень навколо дислокацій і виділень. При малій деформації решітки матриці дефект може не виявлятися. Крім того, оскільки проглядається маленьку ділянку при спостереженні дефектів з щільністю менш 108см 3, для виявлення дефекту потрібно перегляд великої кількості фольг.
трансмісійний електронний мікроскоп високого дозволу
ВРЕМ практично новий метод дослідження, дозволяє спостерігати безпосередньо кристалічну решітку матеріалу - отримувати зображення окремих площин кристалічної решітки. Найменша межплоскостное відстань, яку вдалося вирішити за допомогою електронної мікроскопії високого дозволу, - 0,1-0,2 нм. Особливістю ВРЕМ є використання спеціальної оптики нового покоління, а визначальним при формуванні зображення є не дифракційний, а абсорбційний контраст.
- Растрова електронна мікроскопія
Використання растрової розгорнення електронного променя по поверхні зразка є одним із способів автоматизації вимірів. За своїми можливостями РЕМ є продовженням оптичної мікроскопії, що розширює її можливості в дослідженні топології поверхонь кристалічних матеріалів. Дозвіл найбільш поширених РЕМ сягає 5-10 нм при недосяжною для інших видів мікроскопів глибині різкості 0,6-0,8 мм, причому при вивченні топології поверхні цілком достатньо використання низьковольтних РЕМ з діаметром пучка електронів 10 мкм. Зазвичай використовують пучок електронів з енергією 10-30 кеВ, хоча в окремих випадках можуть використовуватися електрони з енергією в декілька сотень еВ. У РЕМ зображення об'єкта формується послідовно по точках і є результатом взаємодії електронного пучка (зонда) з поверхнею зразка. Кожна точка зразка послідовно опромінюється сфокусованим електронним пучком, який переміщається по досліджуваної поверхні подібно скануванню електронного променя в телевізійних системах. При взаємодії електронів зонда з речовиною виникають відповідні сигнали різної фізичної природи, які використовуються для синхронного побудови зображення на екрані монітора. Для формування зображення не використовується електронно-оптична система, зміна масштабів зображення здійснюється радіотехнічними засобами. Тому растрові електронні мікроскопи принципово відрізняються від мікроскопів, як дифракційних приладів, у звичайному розумінні цього терміна. По суті РЕМ - це телевізійний мікроскоп.
Одним з істотних переваг РЕМ є можливість в цілому ряді випадків проводити дослідження зразків практично без попередньої підготовки поверхні. Товщина зразків для РЕМ не має визначального значення. Зразки можуть мати розміри порядку декількох десятків мм, і обмежуються тільки конструктивними можливостями тримача. Область застосування методів РЕМ надзвичайно широка - дослідження топографії поверхні, приповерхневих структурних дефектів, електрично активних дефектів,...
