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EBSD

技术原理

电子背散射衍射(Electron Back Scatter Diffraction, EBSD)

EBSD是一种利用绕射电子束来鉴别样品结晶学方位的技术,在半导体产业中,经常会利用此种技术来研究材料微观组织。

 

EBSD的探头装置在聚焦离子束显微镜(Focused Ion Beam, FIB)中,样品表面与电子束方向倾斜角度约呈70度,电子束打在样品后,会产生反弹的背向散射电子,在经过表面晶体结构时会产生绕射,形成菊池线与菊池花样;其携带着样品表面晶粒方位的资讯,进入探测器中,借此判断其每一颗晶粒的方向性。

 

在知道样品表面每个位置的绕射状态与每一颗晶粒的方位后,再利用这些资讯去进一步分析晶界(Grain boundary)、晶粒方位(Orientation)、织构(Texture)及应变(Strain)等。此外亦可搭配 EDX 做协同分析,进行相鉴定(Phase identification)与相之分布的分析。

 

资料来源:维基百科

 

 

 

应用分析

  1. 次结构组织分析
  2. 晶粒尺寸/晶界分析
  3. 晶粒取向分析
  4. 相鉴定与其分布分析
  5. 变形与再结晶分析
  6. 织构分析
  7. 应变分布分析

 

 

应用实例

Orientation Map

Phase Map

 

 

Grain size distribution

Misotientation angle distribution

 

 

Pole figure

Inverse pole figure

 

 

 

常见问题

Q1. EBSD分析样品可接受尺寸如何?

A. 一般长宽高不超过 1cm x 1cm x 0.5cm,但分析前建议和技术单位讨论。

 

Q2. EBSD样品制备要求?

A. 整体来说,样品的分析面需制备的够平整才可执行 EBSD 分析,样品的平整度将直接影响 EBSD 成像品质。不同的样品有不同制备方式,常见的方式有研磨抛光、电解抛光、离子抛光等。

 

Q3. 晶粒间的方位角度之精度可以到达什么程度?

A. 在最佳状态下可达 0.05°。

 

Q4. 通常什么样品需要做EBSD分析?

A. 一般 EBSD 是用来分析具晶体结构的材料。 TEM 与 SEM 虽然可以观察晶粒形貌与尺寸,但无法量化晶粒尺寸分布与晶粒方位取向的分布;而 EBSD 扫描范围大,可涵盖晶粒数目多,除了可用来观察晶粒形貌,还具有统计材料的晶粒尺寸、晶粒方位、相鉴定及其分布等功能。

 

Q5. 可分析到的最小晶粒尺寸极限是多少?

A. 目前 EBSD 侦测晶粒的物理极限约 50nm,但 EBSD 可以分析的晶粒尺寸与样品本身与样品表面状况(样品制备状况)有极大关系;一般来说,样品表面状况越佳越有利于样品的分析。

 

 

 

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