【深度】电子通道衬度成像（ECCI）可表征材料表面晶格缺陷在冶金领域应用广泛

2024-05-06 14:14

ECCI具有高通量、高灵敏度、高分辨率、高效率等特点，在样品表面晶格缺陷表征方面技术成熟，是一种常见的扫描电镜探测器技术，受关注度不断提高，应用范围不断扩大

电子通道衬度成像（ECCI），是对样品表面晶格缺陷进行成像的技术，一般作为探测器，用于扫描电子显微镜（扫描电镜，SEM）晶体分析领域。

扫描电镜利用电子束扫描样品表面微区特征进行成像，是一种常见分析仪器，当入射电子束与晶体表面相互作用时，会产生背散射电子，其强度会受晶体取向影响发生改变，产生衬度变化，基于背散射电子衬度进行成像的技术，即电子通道衬度成像（ECCI）。

每种材料的晶粒取向存在差异，基于此，ECCI可对金属、合金、陶瓷、半导体等晶体材料进行分析。入射电子束照射样品表面时，与表层晶面的夹角越大，产生的背散射电子越多，信号越强，图像越亮；夹角越小，产生的背散射电子越少，信号越弱，图像越暗。ECCI基于此原理进行成像，进而获得晶粒取向分布信息。

根据新思界产业研究中心发布的《2024-2029年中国电子通道衬度成像（ECCI）行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，ECCI具有高通量、高灵敏度、高分辨率、高效率等特点，在样品表面晶格缺陷表征方面技术成熟，是一种常见的扫描电镜探测器技术，受关注度不断提高，应用范围不断扩大。特别是在冶金领域，ECCI获得了广泛应用，主要用于金属变形表征、金属缺陷表征等方面，可实现缺陷可视化、位错密度测量。

常见的位错表征仪器是透射电子显微镜（透射电镜，TEM），与之相比，ECCI的分辨率接近。由于不需要电子束穿透样品，ECCI无需制备极薄样品，样品制备的复杂程度大幅下降且具有非破坏性，可以回收再利用；另外，由于不要求样品厚度，ECCI可表征样品的区域面积更大，位错表征结果更具有统计意义。

电子背散射衍射（EBSD）是另一种常见的扫描电镜探测器技术。ECCI分辨率高于EBSD，当ECCI与EBSD相结合，即ECCI在受控衍射条件下运行，可以实现纳米级结构高分辨率表征，在对金属位错密度进行测定时，除了可以估算几何必须位错（GND），还可以估算统计储存位错（SSD），推动了扫描电镜微结构表征能力进一步提升。

新思界行业分析人士表示，在全球范围内，蔡司是代表性ECCI研制厂商。中国科学院苏州纳米所利用蔡司推出的场发射扫描电镜电子通道衬度成像技术（ECCI），成功分析出刃位错、螺位错及混合位错的面密度，并首次在GaN/AlGaN异质结中观测到位错半环及位错滑移现象。

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