如何測量管徑更準(zhǔn)確？— SE 和 BSE 圖像的測量對比

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發(fā)表時間：2020-01-22 11:16


測量數(shù)據(jù)差異的分析



那么問題來了，這幾個圖像中究竟哪一個圖像的測量結(jié)果是正確的呢？而這種差異又是如何形成的呢？那接下來我們就來討論這個問題。
我們的微信公眾號也已經(jīng)講了很多有關(guān)電子信號的相關(guān)理論，總的來說 SE 和 BSE 兩者的作用深度有著較大的差異。一般而言，SE 產(chǎn)生在樣品表面10nm以內(nèi)，而 BSE 的作用深度則要根據(jù)試樣密度和電子束能量而定，不過通常 BSE 要比 SE 作用的深度更深。

圖4：納米尺度管狀試樣的電子束作用示意圖


如前所述的納米管狀樣品，我們觀察電子束與之作用的截面示意圖。在管狀的邊緣處，電子束和試樣邊緣相切，此時電子束在試樣內(nèi)的作用體積，因為處在邊緣而變得很小。隨著電子束向管中心處移動，電子束作用區(qū)域越來越大。而正是因為 SE 的作用深度要明顯比 BSE 淺，邊緣效應(yīng)也要比 BSE 強很多，所以即使在作用區(qū)域很小的邊緣處，SE 依然有較強的信號，反映在 SE 圖像上，邊緣處 SE 就已經(jīng)處于較高的灰度。

        而反觀 BSE 信號，在管狀邊緣處，BSE 作用的較深，而在較深方向上，卻沒有管狀試樣的體積分布，因此 BSE 信號在邊緣處非常弱，反映在 BSE 圖像上灰度很低。而當(dāng)電子束往管狀中心移動一定的距離后，如黃線所示，管狀試樣在深度方向上有了較多的分布，和 BSE 作用區(qū)域有了較多的重疊，因此從該區(qū)域開始，BSE 才有較多的信號，反映在圖像上才有較高的灰度。

        所以，如果采用 SE 圖像進行管徑的測量，得到的數(shù)據(jù)基本和實際管徑相當(dāng)；而如果采用 BSE 圖像測量管徑，測量的其實是圖中的黃色虛線范圍，得到的管徑數(shù)據(jù)要比 SE 圖像的略小。所以針對這一類試樣來說，SE 圖像測量到的數(shù)據(jù)比 BSE 更加真實可靠。尤其是這種相對密度較低、容易穿透的試樣來說，BSE 的實測數(shù)據(jù)要比 SE 小8-10nm左右。所以管徑范圍如果在20nm到200nm左右，接近10nm的誤差將不可避免，尤其針對小管徑樣品而言，相對誤差會更大。