原子直視ホログラフィ-電子顕微鏡による超格子界面の電位分布の直接観察

使用直接原子全息电子显微镜直接观察超晶格界面的电势分布

• 批准号: 02232219
• 负责人: 志水 隆一
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1989
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1989 至 1990
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-02232219/
• 关键词: 超格子界面; 電子線ホログラフィ-; 電位分布直接観察; 高分解能電子顕微鏡

電子線ホログラフィ-は、電子波の位相分布を定量的に測定する事ができる。我々はこの電子線ホログラフィ-を半導体の表面・界面の研究に応用する事を目的に研究を進めてきた。試料はAl_XGa_<1ーX>/GaAsの{110}結晶面へき開性を利用してくさび形に作成し、高分解能電子顕微鏡(JEMー100CーFEG)、加速電圧80KVで観察した。超格子界面の位置は等厚干渉縞により容易に確認でき、超格子部分からの透過波(物体波)と真空中を通った参照波を電子線バイプリズムによって重ね合わせ、ホログラムを作成した。このホログラムより超格子構造に対応した電子線の位相分布を得ることに成功した。位相は(試料厚さが同じならば)主に平均内部電位に比例して変化するため、位相分布を定量的に測定できる電子線ホログラフィ-は、超格子界面におけるAl組成分布の定量測定に新たな方法を提供するものとして期待できる。しかし加速電圧80KVの電子線では透過能が不足しているため、くさび形試料の先端部分のみの観察に留まった。そのためコンタミネ-ションの影響、試料最先端部の欠損などが再生位相像に影響を与えていると考えられ、電位分布の直接観察には至っていない。この問題に対する解決策として、我々は200KVの高輝度電子線ホログラフィ-顕微鏡の開発を行なっており、先頃TEM用ZrーOーW(100)熱電界放射型電子銃を開発し、200KVにおける輝度の測定値6.4×10^7〔A/cm^2・sr〕を得た。現状において既に従来のLaB_6熱電子銃と比較して1桁以上高い測定値となっているが、さらにもう1桁以上の向上が望めると判断しており、半導体表面界面の電位分布直接観察の有力な手段になると期待できる。

The phase distribution of electron wave is quantitatively determined. We are working on electronic wiring for semiconductor surface and interface research. The samples were fabricated by using the crystal plane opening property of Al_XGa_<1-X>/GaAs {110}, high resolution electron microscope (JEM-100C-FEG) and acceleration voltage of 80kV. The position of the superlattice interface is equal to the thickness of the dry layer, which is easy to confirm. The superlattice part is easy to be confirmed by the transmission wave (object wave) and the vacuum reference wave. The phase distribution of electron rays in the lattice structure was successfully obtained. A new method for quantitative determination of Al composition distribution in electron beam and superlattice interfaces is provided. The electron beam with accelerating voltage of 80KV was not transmitted enough to observe the tip of the sample. The influence of the temperature, the loss of the first end of the sample, the influence of the regeneration potential, the direct observation of the potential distribution, and the influence of the regeneration potential. To solve this problem, we have developed a 200KV high luminance electron beam, a ZrO W(100) pyroelectric emission electron beam for TEM, and measured a luminance of 6.4×10^7 [A/cm^2·sr] at 200KV. The present situation is that the LaB_6 hot electron emission from the semiconductor surface is compared with the high temperature measurement value above 1 stringer, and the potential distribution of the semiconductor surface interface is directly observed.

项目成果

M.Takeguchi,K.Harada,R.Shimizu: "Observation of GaAs (110) Surface Defect by Reflection Electron Holography" Journal of Electron Microscopy. 39. 269-272 (1990)

M.Takeguchi、K.Harada、R.Shimizu：“通过反射电子全息术观察 GaAs (110) 表面缺陷”电子显微镜杂志。

K.Harada,K.Ogai,R.Shimizu: "The Fringe Scanning Method as Numerical Reconstruction for Electron Holography" Journal of Electron Microscopy. 39. 470-476 (1990)

K.Harada、K.Ogai、R.Shimizu：“作为电子全息术数值重建的条纹扫描方法”电子显微镜杂志。

H.Nagata,K.Harada,R.Shimizu: "Thermal Field Emission Observation of SingleーCrystal LaB_6" Journal of Applied Physics. 68. 3614-3618 (1990)

H.Nagata、K.Harada、R.Shimizu：“单晶 LaB_6 的热场发射观察”应用物理学杂志 68. 3614-3618 (1990)