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Enregistrement W4385072322 · doi:10.1093/micmic/ozad067.212

Atomic-scale Secondary-electron Imaging in the STEM and SEM

2023· article· en· W4385072322 sur OpenAlexaff
R.F. Egerton, Sooyeon Hwang, Yimei Zhu

Notice bibliographique

RevueMicroscopy and Microanalysis · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMaterials Science
ThématiqueElectron and X-Ray Spectroscopy Techniques
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAtomic unitsElectronScale (ratio)Materials scienceSecondary electronsNanotechnologyAtomic physicsPhysicsNuclear physicsQuantum mechanics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Since early days, the secondary-electron (SE) signal has provided the main imaging mode in a scanning electron microscope (SEM), providing topographical contrast due to variation in the number of secondaries generated within an escape depth of the surface. SE image resolution was originally no better than 10 nm (see Fig. 1) and thought to be limited by delocalization of the plasmon-mode inelastic scattering of primary electrons that gives rise to SE generation. But when field-emission STEM instruments were employed, SE resolution became closer to 1 nm [1,2] and as a result of the development of a Cs-corrected objective lens, single uranium atoms (on a thin carbon film) and atomic columns in YBCO superconductor could be resolved [3]. This atomic-scale resolution was interpreted [4] by assuming that the SE signal can be written as S = G T B D, where G is the number of SE generated by each primary electron, T is the fraction transmitted to the surface, B represents the fraction that overcome a surface-potential barrier, and D is the fraction of emitted SE that are detected. Each of these terms gives rise to a contrast mechanism (for example, T enables topographical contrast and B allows work-function contrast), and each has an associated resolution. For a 0.1-nm probe, contrast arising from the generation term (G) can have atomic dimensions because the point-spread function (PSF) for inelastic scattering has a narrow central peak and the other terms vary little on an atomic scale. As shown in Fig. 2a, several atomic shells contribute to SE emission, giving a full width at half maximum (FWHM ∼ 0.1nm) small enough to account for the observation of single heavy atoms on a thin substrate. The situation for atomic columns is more complicated and has been analyzed by several authors [5–7]. SE are produced at various depths within a crystal and are ejected in different directions; some excite other secondary electrons and those created within the escape depth contribute to the SE signal. In this case, the different atomic shells may contribute in proportion to their stopping power, rather than inelastic cross section, giving slightly better resolution; see Fig. 2b. The original observations were made using 200keV primary electrons and thin (<100nm) crystals but it is interesting to speculate whether atomic resolution could be achieved for a thick (bulk) specimen and at lower energies, using an aberration-corrected SEM. For this purpose, we prepared wedge-shaped silicon and strontium titanate (STO) samples, whose atomic columns were imaged using scattered electrons (recorded by a HAADF detector) and secondary electrons (recorded by a through-lens SE detector). As the thickness increased from 50 nm to 18 μm, the HAADF image contrast fell by a factor of more than 10, whereas the SE contrast remained nearly constant; see Fig. 3. To qualify as a bulk sample, the thickness should be at least half the primary-electron range, which for 200keV electrons is about 55 μm for Si and 27 μm for STO, so the results shown in Fig. 3 are encouraging. An important requirement for reliable SE imaging of atoms or atomic columns is a sufficiently clean surface. With no requirement for post-specimen lenses, the SEM can more easily provide sufficient space for in-situ specimen preparation and UHV pumping [8]. Secondary-electron resolution in SEM and STEM instruments, from 1950 to 2020. Relative contributions of different atomic shells to the total PSF (top blue curve) for inelastic scattering of 200keV electrons from a strontium atom, weighted by (a) the cross section and (b) the stopping power of each shell. HAADF (top) and SE (bottom) images of silicon, for thicknesses of 50 nm to 18 μm, with insets showing a diffractogram of each image.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,666

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,267
Écart entre enseignants0,260 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations3
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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