Estudio de los coeficientes de electrones secundarios y retrodispersados microscopía electrónica de barrido

J. C. TRINCAVELLI; M. C. VALENTINUZZI

Bariloche

Congreso; 98ª Reunión Nacional de Física; 2013

Asociación de Física Argentina

Las imágenes obtenidas mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) están formadas por electrones secundarios de baja energía (del orden de los eV) y por electrones retrodispersados de alta energía (del orden de los keV). Los primeros son electrones que formaban parte del material irradiado y la señal que producen revela detallada información topográfica de la muestra. Los segundos, en cambio, son electrones incidentes, deflectados por el campo coulombiano de los n úcleos atómicos del material y son portadores de información química del mismo. Si bien existe gran cantidad de resultados experimentales y teóricos de estos últimos, es muy complejo describir la emisión de electrones secundarios para las diferentes situaciones experimentales posibles. Por un lado, la baja energía de estos electrones dificulta su medición y por otro, el estudio teórico de su producción involucraaspectos complejos como la excitación de electrones internos y de conducción, el decaimiento de plasmones, y las interacciones elásticas e inelásticas de los electrones generados en su camino hacia la superficie de la muestra. Para evitar efectos de carga eléctrica en materiales aislantes que desean ser observados mediante SEM suele recubrirse las muestras con una delgada capa conductora; sin embargo, este recurso muchas veces modificadramáticamente la superficie que desea estudiarse. Por este motivo resulta de particular importancia el estudio de los coeficientes 'd' de electrones secundarios, ya que los efectos de carga pueden minimizarse operando con una energía incidente para la cual la suma n + d sea igual a 1, donde 'n' es el coeficiente de electrones retrodispersados.Los coeficientes d y n se definen como el número de electrones secundarios o retrodispersados, respectivamente, sobre el número de electrones incidentes. El conocimiento de esta energía de corte y del comportamiento de loscoeficientes mencionados es la base para controlar los efectos de carga a través de una adecuada elección de la energía y del ángulo de inclinación de la muestra. Trabajamos con cuatro materiales (C, Si, Cu, Au), en un rango de energía empezando en 15 keV y disminuyendo hasta alcanzar los 0,2 keV; el equipo empleado es un microscopio electrónico FE-SEM marca Carl Zeiss, modelo Sigma. Para cada una de las energías consideradas, medimos la corriente en la muestra i_s y la corriente del haz i_b (esta última utilizando una copa de Faraday). Esto nos permitió obtener la suma n + d para cada valor de energía a partir de la relación 1 = i_s /i_b + n + d. El objetivo es determinar experimentalmente el valor de la energía de corte para establecer, de acuerdo a la composición de la muestra, las condiciones más favorables. Mediante simulación Monte Carlo obtuvimos los coeficientes de electrones retrodispersados para los cuatro materiales en el rango de energía de interés. De esta manera determinamos los coeficientes de electrones secundarios, restándole a los valores experimentales n + d los coeficientes n obtenidos mediante simulación Monte Carlo.