Um eine Probe in einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) untersuchen zu k?nnen, muss der dabei benutzte Elektronenstrahl die Probe durchdringen k?nnen. Das ist nur bei sehr dünnen Probendicken von etwa 100 nm und darunter gew?hrleistet. Daher müssen Proben im Regelfall entsprechend bearbeitet werden, damit eine ausreichend dünne Schicht für die Untersuchung vorliegt.?Andererseits sind auf Lamellen deponierte Schichten in der Regel direkt untersuchbar, solange die Filmdicken nicht zu hoch sind. Eine Pr?paration ist hier also nicht n?tig.

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Es sind mehrere M?glichkeiten vorhanden, eine Probe für die Untersuchung im TEM zu pr?parieren: sie kann über klassische Pr?paration oder per Ionen-Feinstrahl (focused ion beam - FIB) geschehen, und es k?nnen Querschnitte (cross-section), Ausschnitte in der Filmebene (plane view) oder auch schiefe Ausschnitte hergestellt werden.

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Klassische Pr?paration:

Zun?chst wird die Probe mit einer Drahts?ge in wenige Millimeter gro?e Teile zerschnitten und für eine Cross-Section zwei davon mit der Filmseite aneinandergeklebt. Das Probenstück wird dann durch weiteres Zers?gen und Abschleifen in die Form einer etwa 150 ?m dicken Scheibe gebracht, in der der Querschnitt der beiden Filme zu sehen ist. Anschlie?end wird die Scheibe durch Dimpeln vorgedünnt, bis die Mitte der Scheibe etwa 20 ?m Dicke aufweist. Die letzte Dünnung wird dann durch ein Ionenpolierger?t (precision ion polishing system – PIPS) vorgenommen, wodurch in der Mitte der Scheibe ein Loch entsteht. Das Loch dient der Fokussierung im TEM, und in den Randbereichen um das Loch lassen sich vier Bereiche mit passenden Dicken für die Untersuchung finden. Für eine Probe in Plane View wird das Probenstück direkt gedimpelt und poliert, so dass nur das Substrat entfernt wird.

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Abb. 1: Die klassische Pr?paration einer Cross-Section-Probe für die Untersuchung in einem TEM.

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Ionen-Feinstrahl (FIB):

Mit einem fokussierten Ar-Ionenstrahl?wird ein kleiner Bereich aus der Probenoberfl?che "herausgeschnitten" und punktuell?an einen Halter/Manipulator geschwei?t. Nach dem Herausl?sen kann das herausgeschnittene Stück weiter bearbeitet werden, so dass je nach Bedarf eine Cross-Section- oder eine Plane-View-Lamelle entsteht. Die Lamelle wird an einem Lamellenhalter befestigt und weiter gedünnt, bis die gewünschte Dicke erreicht ist. Da bei diesem Prozess gro?e Mengen an geladenen Teilchen auf der Probe einschlagen, muss die zu bearbeitende Probe elektrisch leitend sein.

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Abb. 2: Die Pr?paration einer Plane-View-Probe per Ionen-Feinstrahl.

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Cross-Section:

Ein Querschnitt durch die verschiedenen Lagen der Probe. In dieser Geometrie k?nnen gut Schichtdicken und -kompositionen, epitaktische Beziehungen, Kristallinit?t sowie Grenz- und Oberfl?chenprofil insbesondere von Mehrschichtsystemen untersucht werden.

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Plane View:

Ein flacher Ausschnitt, dessen lange Seiten in der Filmebene liegen. Da hier zwei laterale Dimensionen abgebildet werden, eignet sich diese Geometrie zur Untersuchung von Verteilungen von Komposition, Kristallinit?t sowie Abst?nde und Anordnung von Mikro- und Nanostrukturen innerhalb der Filmebene, wobei aber keine Tiefenaufl?sung vorliegt.