扫描电子显微镜（SEM）分析研究晶体结构

研究人员和工业界一直在使用透射电子显微镜（TEM）来研究半导体的堆叠和位错故障。本文探讨了晶体结构的分析。

堆叠故障和位错等晶体缺陷决定了材料的机械性能。它们也可能显着影响半导体电子特性，因为它们充当发光器件和太阳能电池中的电荷载流子散射中心。根据密度、位错类型和分布来表征位错对于了解机械性能至关重要。

电子显微镜和晶体结构
EM被广泛用于分析晶体的尺寸和形态以及晶体的所有其他结构特征。透射电镜和扫描EM（SEM）图像可以直接观察晶体中的颗粒尺寸。然而，EM的固有缺点是可以检查的粒子数量总是有限的。另一个限制是它没有提供微晶尺寸的准确估计和晶体长度的任何指示。

许多晶体具有明确定义的刻面，并显示为多面体。SEM图像通过来自不同方面的图像对比度提供3D印象，可以帮助研究这些多面体。然而，除非使用电子反向散射衍射（EBSD），否则无法从SEM图像中确定刻面的晶体取向。

但是，如果颗粒尺寸非常小，则由于分辨率限制，很难在SEM图像中看到颗粒形态。相反，TEM图像经常被使用，但它们的应用使得识别多面体变得困难。软件分析也可用于研究晶体中的多面体。

EM可以帮助分析晶体颗粒的化学成分，也可用于研究晶体区域。电子能量损失光谱，元素映射和粒子中的元素分布也可以配备EM，以获得样品成分变化的详细结果。

尽管互易定理表明扫描透射EM（STEM）和TEM成像具有相同的衍射对比度，但STEM并未广泛用于缺陷表征。与其他晶体元素分析方法相比，基于STEM的基本面分析具有显著优势。这是因为STEM减少了电子束和样品之间的互连，从而显着减少了样品损伤。

缺陷研究
使用EM来研究固体中的缺陷是一个常见且重要的研究领域。点缺陷、分层缺陷、反相缺陷、孪生缺陷、堆叠缺陷、域结构和位错是研究人员和行业研究的常见缺陷。

在反相和孪生缺陷分析中，观察到它们都具有相同的刨床边界。当在TEM和SEM期间平行观察试样时，通过在边界上显示暗收缩线来确认它们在晶体中的存在。还必须注意的是，当晶体中存在这些缺陷时，晶格图案在边界两侧移动了半个晶胞。对于缺陷的TEM分析，没有可见的晶格条纹，但图像对比度的变化验证了缺陷的存在。

EM还有助于研究晶体中的点缺陷。值得注意的是，需要不同的安排来研究具有EM的晶体中不同类型的点缺陷。点缺陷的图像也可用于了解晶体中的其他重要参数。

对点缺陷的研究对于了解晶体生长也具有重要意义，其TEM成像通常难以定量测量点缺陷浓度和结构。TEM依赖于衍射和干涉效应，对随机分布的点缺陷不是很敏感。此外，TEM样品的厚度相当于晶胞，因此很难研究点缺陷。然而，使用SEM和高分辨率TEM点，可以有效地研究晶体中的缺陷。