Kính hiển vi điện tử quét là một loại kính hiển vi điện tử cĩ thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thơng qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật. Sơ đồ khối của kính hiển vi điện tử quét được trình bày trên Hình 2.8. Các electron phát ra từ “súng” (1) được gia tốc bằng hiệu điện thế cỡ 5 - 30 kV, được hội tụ thành chùm tia hẹp nhờ các thấu
kính điện từ (2) và đi thẳng tới mặt mẫu (3). Bộ phát quét (4) tạo ra thế răng cưa dẫn đến các cuộn dây, điều khiển tia electron lần lượt quét lên bề mặt mẫu, hết hàng nọ đến hàng kia. Diện tích quét, giả sử là hình vuơng cạnh d
và cĩ thể thay đổi được. Bộ phát quét (4) đồng thời điều khiển tia electron trong đèn hình (7), quét đồng bộ với tia electron quét trên mặt mẫu, nhưng với diện tích trên màn hình cĩ cạnh D lớn hơn.
Khi chùm tia electron đập vào mặt mẫu, các electron va chạm vào các nguyên tử ở bề mặt mẫu. Từ đĩ cĩ thể phát ra các electron thứ cấp, các 1 2 3 5 7 4 6 d D D M d = Hình 2.8. Sơđồ khối của kính hiển vi điện tử quét. (1) Súng điện tử, (2) Thấu kính điện từ, (3) Mẫu đo, (4) Bộ phát quét, (5) Đầu thu, (6) Bộ khuếch đại, (7) Đèn hình
electron tán xạ ngược, các bức xạ như tia X... Mỗi loại tia hoặc bức xạ nêu trên đều phản ảnh một đặc điểm của mẫu tại nơi chùm tia electron chiếu đến. Thí dụ, số electron thứ cấp phát ra phụ thuộc vào độ lồi lõm ở bề mặt mẫu, số electron tán xạ ngược phụ thuộc nguyên tử số, bước sĩng tia X phát ra phụ thuộc bản chất nguyên tử ở bề mặt mẫu v.v... Dùng đầu thu (detector) (5) thu một loại tín hiệu nào đĩ, thí dụ electron thứ cấp, sau khi qua bộ khuếch đại (6), dịng điện này được dùng để điều khiển cường độ chùm tia electron quét trên màn hình, do đĩ điều khiển được độ sáng của màn hình. Độ phĩng đại của ảnh là M D d= / . Một trong các ưu điểm của kính hiển vi điện tử quét là làm mẫu dễ dàng, khơng phải cắt thành lát mỏng và phẳng. Độ phân giải của SEM được xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ. Kính hiển vi điện tử quét thơng thường cĩ độ phân giải ~5 nm. Kính hiển vi điện tử quét phân giải cao cĩ thể đạt độ phân giải ~nm (FE-SEM S-4800 Hitachi đạt độ phân giải 1,4 nm).
Vi hình thái của các mẫu GaP xốp trình bày trong luận án được quan sát và ghi hình ảnh bằng kính hiển vi điện tử quét SEM Hitachi S4800 của Phịng Thí nghiệm trọng điểm thuộc Viện Khoa học vật liệu.