【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】時間分辨掃描電子顯微鏡是觀察功能材料和生命體系表面結(jié)構(gòu)動力學(xué)演變的重要設(shè)備，可以揭示材料、器件和生命體中電荷的超快轉(zhuǎn)變規(guī)律，實現(xiàn)高時空分辨成像及原位測量，研究材料體系的瞬態(tài)演變，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象。
 

　　近期，中國科學(xué)院物理研究所李建奇研究團隊依托懷柔綜合極端條件實驗裝置成功自主研制了時間分辨掃描電子顯微鏡，完成了超快電子發(fā)射陰極、原位加載模塊、激光港、顯微圖像分析等關(guān)鍵部件的研發(fā)工作(圖1)。該設(shè)備是首臺全國產(chǎn)化的超快掃描電子顯微鏡，主要包括：掃描電鏡主機、飛秒激光器和光電聯(lián)機裝置，填補了我國在高時空分辨掃描分析設(shè)備領(lǐng)域的空白。該儀器具有國際領(lǐng)先的技術(shù)指標，光發(fā)射模式下時間分辨率優(yōu)于1 ps，空間分辨率優(yōu)于10 nm，原位變溫分析范圍覆蓋100至1050 K。基于本設(shè)備的研發(fā)，研究團隊已取得多項核心專利技術(shù)，研究了雪崩二極管器件中的光激發(fā)載流子動力學(xué)過程，展示了儀器的高時空分辨率能力(圖2)。“時間分辨掃描電子顯微鏡研制”工作得到了北京市科技計劃課題等的支持。
 

圖1：依托綜合極端條件實驗裝置平臺研制的“時間分辨掃描電子顯微鏡”實物圖
 

　　圖2：半導(dǎo)體器件中的載流子超快運動：(a)和(b)為飛秒激光脈沖激發(fā)前后樣品表面載流子分布變化情況(標尺：100微米)；(c) 載流子動態(tài)行為中包含的快過程和慢過程。