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“First light” für EDET Sensorprototypen am TEM

Erste Ergebnisse von neuartigen Elektronendetektoren für die TEM-Bildgebung

11/26/2020

EDET DH80K ist ein neuartiger Fokalebenensensor für die Bildgebung am Transmissionselektronen-mikroskop (TEM), der vom Halbleiterlabor zusammen mit dem Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg entwickelt wird. Das Instrument dient zum direkten Nachweis der Primärelektronen in der Fokalebene. Herausragend bei diesem System ist vor allem die für einen Sensor mit 1024 x 1024 Pixeln von jeweils 60 x 60 µm2 Fläche extrem hohe Bildrate von 80 kHz. Hierdurch wird mikroskopische Bildgebung mit bislang noch nicht realisierter Zeitauflösung von 13 µs ermöglicht. Außerdem kombiniert das System weitere innovative Technologien, um die Leistungsfähigkeit des Systems auch in anderen Aspekten zu steigern. So wurden u.A. die Sensoren auf abgedünntem SOI-Substrat gefertigt, um die Ortsauflösung zu verbessern, und die Pixel mit nichtlinearer Charakteristik ausgestattet, um den gesamten dynamischen Bereich des TEM abzudecken. 

Nun wurde erstmals ein kleiner Sensorprototyp erfolgreich in die Fokalebene eines JEM 2100 TEM integriert und in Betrieb genommen. Der Sensor hatte eine Größe von 64 x 128 Pixeln und eine Substratdicke von (nur) 30 µm. Das Zusammenspiel des Sensors und der 200 keV Primärelektronenstrahlung des TEM konnte erstmalig demonstriert und vermessen werden. Außerdem wurden Untersuchungen zum dynamischen Bereich und zur Ortsauflösung durchgeführt. Diese erfolgreiche Messkampagne ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur Inbetriebnahme des Gesamtsystems.