analysis):
Một tính năng quan trọng khác của TEM và SEM là phân tích thành phần. Như ta biết rằng, một chùm điện tử có năng lượng cao khi bắn vào mẫu sẽ có tương tác với các lớp điện tử bên trong các nguyên tử của mẫu và làm phát ra các tia X đặc trưng cho từng nguyên tố. Dựa vào việc phân tích các tia X đặc trưng này, ta sẽ phát hiện ra các nguyên tố bên trong mẫu và có thể tính được tỷ phần từng nguyên tố. Đây gọi là phép phân tích phổ tán sắc năng lượng (Energy Dispersive Spectroscopy - EDS) hay phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)...
Với các chùm điện tử hẹp, ta có thể chiếu chùm điện tử vào từng vị trí của hạt, biên hạt để khảo sát thành phần của hạt hay biên hạt, từ đó giải thích các tính chất của vật liệu.
Trang 43 (Một ảnh chi tiết của EDS phân tích một mẫu bùn ở Biển Chết )
3/ Khảo sát cấu trúc linh kiện của MEMS (microelectromechanical systems) hay NEMS (Nanoelectromechanical systems) để chế tạo các linh kiện MEMS/NEMS NEMS (Nanoelectromechanical systems) để chế tạo các linh kiện MEMS/NEMS
Trong khoa học và công nghệ nano, việc tạo ra các cấu trúc nano hoàn hảo, chất lượng cao đóng vai trò cực kỳ quan trọng.
Mật độ transistor trên chip tăng theo định luật Moore, nghĩa là cứ mười tám tháng đến hai năm số transistor trên chip tăng gấp đôi. Số transistor trên chip vào năm 2010 là 109 và trên thực tế chế tạo hãng Intel đã đạt mật độ này.
Để giải quyết những khó khăn kể trên, nhiều nhóm nghiên cứu đang tìm kiếm công nghệ mới, phương pháp mới để chế tạo IC, trong đó các linh kiện điện tử nano như transistor đơn điện tử, transistor spin, transistor phân tử và transistor ống nano carbon (CNTFET) là những ứng cử viên đầy tiềm năng vì chúng có kích thước bé, công suất tiêu thụ nhỏ, tốc độ chuyển mạch cao.
Mặc dù đã có nhiều thành tựu khác nhau trong việc tạo ra các cấu trúc nano, nhưng việc chế tạo, thao tác các cấu kiện nhỏ vẫn còn gặp nhiều khó khăn. Ví dụ như công nghệ phổ biến hiện nay là quang khắc chùm điện tử (e-beam lithography - EBL) bị hạn chế khi kích thước cấu kiện giảm xuống cỡ một vài chục nanomet do nhiều hạn chế của chất phủ cản quang cũng như thao tác trên chùm điện tử. Hơn nữa, việc tạo ra các linh kiện nhỏ dưới 10 nm sử dụng phương pháp từ trên xuống (top - down) lại càng khó khăn hơn.
Các nhà vật lý ở Đại học Tổng hợp Pennsylvania (Hoa Kỳ) là Michael Fischbein và Marija Drndic vừa phát minh ra một kỹ thuật hiệu quả cho phép chế tạo những chi tiết của cấu trúc nano phức tạp chỉ bằng một kính hiển vi điện tử truyền qua.
Trang 44 Phương pháp này tạo ra độ phân giải cao hơn nhiều so với các phương pháp chế tạo linh kiện nano khác, có thể được ứng dụng trong các ngành điện tử học nano, ... hay thao tác các hạt trên một con chip... Nhóm vừa công bố kết quả trên tạp
chí NanoLetters.
Sơ đồ nguyên lý của quá trình chế tạo (Theo NanoLetter 7(2007) 1329). Ban đầu, nhóm tạo ra các cấu kiện bằng phương pháp truyền thống là quang khắc chùm điện tử, là các linh kiện kim loại trên một màng điện môi SiN dày 100 nm (màng SiN là lớp đế, nhưng sẽ giúp cho chùm điện tử dễ dàng xuyên qua, đồng thời giảm sự tán xạ ngược của điện tử trong quá trình quang khắc).
Tiếp đến, hệ nà được đặt vào TEM và sẽ được tiếp tục quá trình "điêu khắc" với một chùm tia điện tử hẹp của kính hiển vi điện tử truyền qua.
"Thông thường, khi chùm điện tử được dùng để tạo anh ở độ phóng đại rất lớn, ta có thể quan sát thấy quá trình "điêu khắc" này diễn ra trong thời gian thực" - Fischbein giải thích. Thực chất đây là quá trình tạo ảnh động (in situ) mà cho phép điều khiển quá trình tạo cấu kiện với linh kiện cuối cùng có độ mịn và hoàn hảo cao. Những hình dạng cụ thể ở đây là các nhà nghiên cứu đã chế tạo các dây nano, các khe nano, các nhẫn nano và các linh kiện có nhiều cực. Bản chất là chùm điện tử sẽ làm bay bốc các chi tiết không cần thiết (vì chùm điện tử của TEM có năng lượng rất cao) đồng thời tạo ra hình ảnh khi truyền qua để quan sát trong thời gian thực.
Trang 45 Cuối cùng, một thế mạnh khác của kỹ thuật (tạm gọi là "quang khắc bào mòn") là có thể làm việc mà không cần các chất cản quang hay các bước gỡ bỏ (liff-off) như các kỹ thuật quang khắc truyền thống.
Một số hình ảnh của các chi tiết chế tạo thành công (Theo NanoLetter 7(2007) 1329). Tất cả các cấu trúc công bố trong công trình này đều được chế tạo bằng tay, có nghĩa là các nhà khoa học di chuyển chùm tia trong khi quan sát sự bào mòn theo thời gian. Theo nhóm nghiên cứu thì nếu quá trình này được kết nối với máy tính (điều khiển các thao tác của chùm điện tử như trong công nghệ EBL), quá trình này có thể thực hiện thậm chí với độ chính xác cao hơn nhiều và tiến hành trên các diện tích lớn hơn. "Kỹ thuật này có thể ứng dụng trọng rất nhiều lĩnh vực của khoa học và công nghệ nano (nanoelectronics, nanofluids, plasmonics...)" - Fischbein phát biểu với phóng viên của Nanotechweb.org - "Một điểm thú vị riêng trong công trình vừa công bố này là tạo ra các linh kiện khe và các lỗ nano cho các biochip (DNA sequencing)". Chi tiết về công trình này có thể xem trên tạp chí NanoLetters số7, 2007.
Ở Việt Nam:
VN, cách đây 5 năm, TEM và SEM là các thiết bị hiếm có. Hiện nay, đã có khá nhiều nơi có các SEM hiện đại như Trung tâm Khoa học Vật liệu ( ĐHQGHN), Viện Khoa học Vật liệu, Khoa Hoá ( ĐHKHTN, ĐHQGHN), Phòng thí nghiệm trọng điểm ĐH Bách Khoa TP.HCM,….
Trang 47