Bestimmung der Modulationstransferfunktion einer CCD-Kamera ...

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5 Kontrastmessungen an einer Gallium-Arsenid-Probe Bei einer idealen Übertragung der Objektivlinse liegen alle Raumfrequenzen homogen im Spektrum bzw. Diffraktogramm vor. Die homogene Verteilung wird jedoch durch die vorliegende CTF der Objektivlinse dahingehend modifiziert (s. Abschn. 3.2), dass im Diffraktogramm ihr radialsymmetrischer Verlauf in Form eines in Abb. 5.2(b) illustrierten Ringmusters wiedergegeben wird. Ist eine ausreichende Unterfokussierung eingestellt, zeigen sich viele Ringe im Diffraktogramm, welche die Oszillationen der CTF repräsentieren. Die Aberrationen verursachen dann eine Verzerrung dieses Ringmusters, weswegen hinreichend viele Ringe vorliegen müssen. Astigmatismus verzerrt z.B. das Ringmuster im Diffraktogramm elliptisch oder hyperbolisch [33]. Anhand des amorphen Bereichs konnte mit dem Cs-Korrektor ein sogenanntes Zemlin-Tableau über die Fei-Betriebssoftware automatisiert erstellt werden (s. Abb. 5.3(a)). Dabei werden die Diffraktogramme des amorphen Bereichs für verschiedene Azimutalwinkel (Rotation um die optische Achse) mit einem festen Einstrahlwinkel von 18 mrad für die äußeren und 9 mrad für die inneren Diffraktogramme berechnet. Die verschiedenen Linsenfehler, die eine Verzerrung der Diffraktogramme hervorrufen, wurden durch die wiederholte Erstellung eines Zemlin-Tableaus mit dem Korrektor korrigiert. Dies führte zu einem eingegrenzten Winkelbereich, in dem keine Aberrationen der Objektivlinse mehr auftreten. Dieser Bereich ist in der Phasenplatte von Abb. 5.3(b) mit einem magenta-farbigen Kreis gekennzeichnet. Nach der Durchführung der eben erläuterten Korrekturen ergaben sich für die energiegefilterten Aufnahmen eine Phasenplatte 5.3(b) mit einem Winkelbereich von 13 mrad und ein Cs-Wert von 15µm. Für die ersten mikroskopischen Aufnahmen ohne Energiefilterung der Elektronen hatte die Phasenplatte einen Winkelbereich von 18mrad und einen Cs-Wert von −3, 1 µm. Zonenachsenorientierung Nach der Justage wurde die Probe in [1 0 0]-Zonenachse (ZA) orientiert, so dass das Beugungsmuster Abb. 2.5(b) gleicht. Dies geschah unter Zuhilfenahme des Hauptreflexes und des nullten Laue-Kreises (grün markierte Gitterpunkte in Abb. 2.4(b)). Mit der schrittweisen Verkippung der Probe wurde nach und nach die Einstrahlrichtung der Elektronen k zur Zonenachse parallel gestellt (Abb. 2.4(b)). Während der Variation des Kippwinkels wurde das Beugungsmuster ohne OA betrachtet. Da die Änderung des Kippwinkels einer Verschiebung der Ewald-Kugel im reziproken Gitter entspricht, verringerte sich mit zunehmender Parallelstellung vom Wellenvektor und ZA der Radius des nullten Laue-Kreises bis er vollständig im Hauptreflex verschwand. Mit der zur ZA parallelen Strahlstellung wurde dann das Beugungsmuster in ZA beobachtet. Eine weitere Hilfestellung zur ZA-Orientierung gaben die Kikuchi-Bänder, die die sternartige Struktur im Beugungsbild aus Abb. 2.5(b) aufweisen, wobei das Zentrum dieses Musters an der gleichen Stelle wie der (000)-Hauptreflex liegt, wenn die Probe in ZA orientiert ist. 5.2 Dickenprofil und Probenstellenbestimmung Um eine Kontraständerung in Abhängigkeit der Probendicke zu untersuchen, wurde eine keilförmige GaAs-Probe verwendet, deren schematischer Aufbau in Abb. 5.4(a) gezeigt ist. Eine TEM- Aufnahme zeigt Grafik 5.4(b). Aufgrund der Keilform weist sie ein variierendes Dickenprofil auf, das im Idealfall von der linken Probenkante nach rechts hin linear zunimmt. Dies ist durch die Farbgebung in Grafik 5.5 kenntlich gemacht, wobei blaue Regionen dünne und rote dicke Probenbereiche kennzeichnen. 70
5.2 Dickenprofil und Probenstellenbestimmung (a) Skizze der keilförmigen GaAs-Probe. (b) Übersichtsaufnahme GaAs-Probe. Abbildung 5.4: (a) zeigt eine Skizze der Keilprobe. Die Elektronen treten in ZA-Orientierung in die Probe. (b) zeigt die gesamte GaAs-Probe, wobei der untere, linke Kantenbereich untersucht wurde. Abbildung 5.5: Dicke des untersuchten Probenbereichs, aufgenommen in ZA-Orientierung. Mit Hilfe der Abstände si zur linken Kante konnten den Probenstellen Dicken di zugeordnet werden. Die nummerierten und in weiß gehaltenen Punkte geben die drei nachfolgend untersuchten Stellen mit den Dicken d1 = 30nm, d2 = 140nm und d3 = 35nm an. 71
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