Adsorbat-modifiziertes Wachstum ultradünner Seltenerdoxid ... - E-LIB

2.6 Niederenergetische Elektronenmikroskopie
SPELEEM-Instrument von der Probenoberfläche bis zum Fluoreszenzschirm für die
Abbildung im Realraum (LEEM, XPEEM) (a), im Beugungsmodus (LEED) (b)
und in der dispersiven Ebene für die Photoelektronenspektroskopie nach Schmidt et
al. [109]. Im Realraum wird durch die Objektivlinse ein erstes Zwischenbild mittig im
Sektorfeld erzeugt und in der Brennebene der Transferlinse kann durch die Kontrastblende
ein Reflex im Beugungsbild ausgewählt werden, der zur weiteren Abbildung
verwendet wird. Dadurch können Hell- (bright field) und Dunkelfeld-Aufnahmen
(dark field) erzeugt werden. Bei der Hellfeld-Aufnahme wird der (00)-Reflex zur
Abbildung genutzt, während bei einer Dunkelfeld-Aufnahme ein beliebiger anderer
Reflex zur Kontrasterzeugung in der Abbildung herangezogen wird. Dadurch ist es
möglich Bereiche auf der Oberfläche sichtbar zu machen, welche in den ausgewählten
Reflex beugen, während sämtliche anderen Bereiche ausgeblendet werden. So können
z. B. unterschiedliche Rotationsdomänen im Realraum voneinander unterschieden
werden. Der weitere Strahlengang führt über die Zwischenlinse und die erste
Projektorlinse, die das Bild und die Beugungsebene in spezielle Eingangsebenen des
Analysators abbilden [109]. Im bildgebenden Energieanalysator wird die kinetische
Energie der Elektronen auf etwa 1 keV retardiert, um eine verbesserte Energieauflösung
zu erreichen. Bei der energiegefilterten Abbildung von Photoelektronen im
XPEEM-Modus wird zusätzlich ein Spalt in die dispersive Ebene des Analysators
eingebracht, um den Bereich der kinetischen Energie der transmittierten Elektronen
einzuschränken. Die Projektorlinsen bilden das vergrößerte Bild der Probenoberfläche
schließlich mit Hilfe der Mikrokanalplatten auf dem Fluoreszenzschirm ab, wobei
die Gesichtsfelder der Mikroskopie-Aufnahmen typischerweise 6–100 µm betragen.
Der Kontrast in einer LEEM-Abbildung wird neben dem Beugungs-Kontrast in
der Hell- und Dunkelfeld-Mikroskopie durch Interferenzeffekte hervorgerufen. Als
Beispiel kann der Interferenz-Kontrast einer Stufenkante auf einem einkristallinen
Substrat genannt werden, der durch die Interferenz der an der oberen und unteren
Terrasse der Stufenkante reflektierten Elektronenwelle entsteht [107]. Analog
sind Kontrastvariationen aufgrund von Interferenzeffekten an dünnen Schichten zu
beobachten. Bei der Abbildung im XPEEM-Modus werden energiegefilterte Photoelektronen
verwendet und der Kontrast in der Abbildung rührt deshalb aus der
Verteilung des Elements auf der Oberfläche dessen Bindungsenergie der verwendeten
kinetischen Energie der Photoelektronen entspricht. Neben der elementsensitiven
Abbildung kann aufgrund der chemischen Verschiebung der Bindungsenergie auch
chemisch sensitiv mikroskopiert werden.
Bei einem Betrieb des Mikroskops im Beugungsmodus (Abb. 2.22 (b)) wird die
Brennebene der Transferlinse in die erste Eingangsebene des Analysators abgebildet
und dadurch entsteht in der Bildebene vor dem Projektor das Beugungsbild der
Probenoberfläche, welches schließlich auf den Fluoreszenzschirm projiziert wird. Die
Kontrastblende wird im LEED-Modus vollständig aus dem Strahlengang entfernt. In
der hinteren Brennebene des Objektivs war es bis jetzt üblich eine Selektionsblende
zur Auswahl des zum Beugungsbild beitragenden Oberflächenbereichs einzubringen.
Wie R. M. Tromp [111] jedoch kürzlich zeigen konnte, ist es sehr viel besser die Be-
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