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TEM技术的研究展望 张发伟 应物1002 引言：二十世纪初期，随着几何电子光学以及光学显微镜理论技术的日趋成熟。1926年德国科学家Garbor和Busch发现用铁壳封闭的铜线圈对电子流能折射聚焦，既可作为电子束的透镜。1932年德国科学家Ruska和Knoll在前面两个发现的基础上研制出第一台TEM。由此，TEM真正的高速发展期，经过七十多年的发展，今天的透射电镜已是具有高达百万倍放大倍率，0.1—0.2nm 分辨本领而且还能对几个纳米的微小区域进行化学分析和晶体结构分析的高放大率、高分辨率的电子光学仪器。 摘要：TEM由电子光学系统（主体），真空系统（辅助），电源控制系统（辅助），和循环冷却系统（辅助）四大部分组成。最后通过系统处理呈像之后输出与计算机。由于TEM具有较高的放大倍率，以达到纳米级别。是现代固体科学（包括固体物理、固体化学、固体电子学、材料科学、地质矿物、晶体学等学科）研究工作中必不可少的手段。所以对TEM的研究特别有意义，以及其今后在半导体材料和生物研究之中的应用。 关键词： TEM 组成结构 原理 应用 一、ＴＥＭ的结构成像原理 TEM主要由电子光学系统（主体），真空系统（辅助），电源控制系统（辅助），和循环冷却系统（辅助）四大部分组成，现就在此详细介绍。 TEM成像原理，TEM是利用透过样品的透射电子成像的。电子枪发射出电子射线（不带信息），经透射系统照射在样品上，电子束与样品相互作用后，当电子射线在样品另一方重新出现时，以带有样品内的信息，然后进行放大处理而成像，最终在荧光屏上形成带有样品信息的图像，使人眼能够识别。吸收像：电子射到质、密度大的样品时，主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大，通过的电子较少，像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理 ? TEM透射电镜 衍射像：电子束被样品衍射后，样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力，当出现晶体缺陷时，缺陷部分的衍射能力与完整区域不同，从而使衍射钵的振幅分布不均匀，反映出晶体缺陷的分布。 相位像：3mm的薄片。成像部分由物镜：为放大率很高的短距透镜，对样品成像和放大。它是决定TEM分辨本领和成像质量的关键。因为它将样品中的微细结构成像、放大，物镜中的任何缺陷都将被成像系统中的其他透镜进一步放大。中间镜：是一个可变倍率的弱透镜，可以对电子像进行二次放大。通过调节中间镜的电流，可选择物体的像或电子衍射图来进行放大。投影镜：为高级强透镜，最后一级放大镜，用来放大中间像后在荧光屏上成像。 样品制备：在透射电镜中，试样是放在载网上观察的，载网类似于光学显微镜中的载玻片。通常用直径约3mm的铜载网，常规的透射电镜中所用的加速电压为100kV，为保证电子束的透过，试样必须很薄，最厚不超过100~200nm粉末试样的制备：当将这样薄而小的试样放在一个多孔的载网上时很容易变形，特别是试样的横向尺寸为微米级时，比网眼的尺寸还小，因此必须在载网上再覆盖一层散射能力很弱的支持膜，使试样不至于从网眼中漏掉。[3] 现在常用的支持膜有塑料支持膜、碳支持膜、塑料-碳支持膜和微栅膜。支持膜表面再利用悬浮液法、喷雾法、超声波震荡法将试样均匀分散。通常还需蒸涂上一层重金属以提高其散射能力。直接制膜法1、真空蒸发法：在真空蒸发设备中使被研究的材料蒸发后在凝结成薄膜。 2、溶液凝固法：选用适当浓度的溶液滴在某种平滑表面，等溶剂蒸发后，溶质凝固成膜。 3、离子轰击减薄法：用离子束将试样逐层剥离，最后得到适于透射电镜观察的薄膜，这种方法很适用于高聚物材料。4、超薄切片法：对于研究高聚物大块试样的内部结构，可以用超薄切片机将大试样切成50nm左右的薄试样。 二、ＴＥＭ在半导体检测上的应用 在要用到的半导体的原料（Sio2，Si，Ge）时，都会抽取一定量的原料进行测试。用电镜（包括TEM）进行样品分析时，通常有两个目的：一个是获得高倍放大倍数的电子图像，另一个是得到电子衍射花样；TEM常用于研究纳米材料的结晶情况，观察纳米粒子的形貌、分散情况及测量和评估纳米粒子的粒径。是常用的纳米复合材料微观结构的表术一。[4] 而这时，有用物理和化学测试着两种方法。TEM在原料检测中应用比较广泛，属于物理检测方法。而应用TEM检测半导体原料时，第一步，制备半导体样品。第二部，将样品放在载网上。第三，开启ＴＥＭ和辅助系统，并在计算机上显像。第四，分析材料。电压200kV,分辨率为0119nm。 上图便是TEM在半导体材料上的应用。因其放大倍率比较大，能看清表面结构，故能查看半导体材料是否杂质过多，是否