DE102005045622B4 - Methods and arrangements for detecting electron spin polarization - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronen-Spinpolarisation im Strahlengang eines parallel abbildenden Elektronenmikroskops, umfassend ein polarisationssensitives Streutarget (1) und eine Anordnung (2, 3) zur elektronenoptischen Strahlführung, wobei die laterale Verteilung des Spinpolarisationsgrades der Elektronen im aufgeweiteten Strahl durch das polarisationssensitive Streutarget (1) simultan analysiert und durch eine elektronenoptische Rundlinse (3) auf dem Bilddetektor (4) des Mikroskops sichtbar gemacht wird.method to the spatially resolved Analysis of electron spin polarization in the beam path of a parallel imaging electron microscope, comprising a polarization-sensitive scattering target (1) and an arrangement (2, 3) for electron optical beam guidance, the lateral distribution the degree of spin polarization of the electrons in the expanded beam analyzed simultaneously by the polarization-sensitive scattering target (1) and by an electron optical round lens (3) on the image detector (4) of the microscope is made visible.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft jeweils ein Verfahren und eine entsprechende Anordnungen zur Analyse der Elektronen-Spinpolarisation in einem parallel abbildenden Elektronenmikroskop sowie jeweils ein Verfahren und eine Anordnung zur Analyse der Elektronen-Spinpolarisation in einem Elektronenspektrometer. Die jeweilige Anordnung umfasst ein polarisationssensitives Streutarget in einem elektronenoptischen Strahlengang und einen ortsauflösenden Detektor oder eine Anordnung aus mehreren Detektoren zum Nachweis der gestreuten Elektronen.The The present invention relates to a method and a corresponding one Arrangements for analyzing the electron spin polarization in a parallel imaging Electron microscope and each a method and an arrangement for the analysis of electron spin polarization in an electron spectrometer. The respective arrangement comprises a polarization-sensitive scattering target in an electron-optical beam path and a spatially resolving detector or an array of multiple detectors to detect the scattered Electrons.

Bekannt sind verschiedene Methoden zur Analyse der Spinpolarisation von Elektronenstrahlen, darunter die spinabhängige Mottstreuung, die Niederenergie-Elektronenbeugung oder -Streuung sowie die Austauschstreuung an ferromagnetischen Targets. Einen Überblick gibt J. Kessler [„Polarized Electrons", 1st Edition, Springer Verlag, Berlin (1976)]. Wichtige Anwendungen für die Analyse der Elektronen-Spinpolarisation bestehen im Bereich der Elektronenspektroskopie, siehe z. B. J. Kirschner [„Polarized Electrons at Surfaces", Springer Tracts in Mod. Phys., Vol. 106, Berlin (1985)] und der Elektronenmikroskopie an magnetischen Proben [H. Hopster und H. P. Oepen (Hrsg.) „Magnetic Microscopy of Nanostructures", Springer, Berlin (2005)]. Bekannte Beispiele sind die Rasterelektronenmikroskopie mit Polarisationsanalyse (SEMPA) oder die spinaufgelöste Photoelektronenspektroskopie. Bei magnetischen Proben trägt die Spinpolarisation der zum Nachweis gelangenden Elektronen wichtige Informationen über die Magnetisierungsstruktur der untersuchten Probe. Die Höhe der Spinpolarisation ist ein Maß für die zugehörige Probenmagnetisierung. Darüber hinaus besteht eine direkte Korrelation zwischen der Richtung des Spinpolarisationsvektors der Elektronen mit der Richtung der lokalen Magnetisierung der Probe. Eine spinaufgelöste Abbildung ist daher geeignet, die magnetische Domänenstruktur von ferromagnetischen Proben direkt abzubilden oder dynamische Effekte, wie z. B. das Verhalten der Magnetisierung bei ultraschnellen Anregungsprozessen, zeitlich aufgelöst zu verfolgen.Known are different methods for analyzing the spin polarization of Electron beams, including the spin-dependent Mottstreuung, the low-energy electron diffraction or scattering and the exchange scattering on ferromagnetic targets. An overview J. Kessler ["Polarized Electrons", 1st Edition, Springer Publisher, Berlin (1976)]. Important applications for the analysis of electron spin polarization exist in the field of electron spectroscopy, see, for. B. J. Kirschner ["Polarized Electrons at Surfaces ", Springer Tracts in Mod. Phys., Vol. 106, Berlin (1985)] and the Electron microscopy on magnetic samples [H. Hopster and H. P. Oepen (ed.) "Magnetic Microscopy of Nanostructures ", Springer, Berlin (2005)]. Well-known examples are scanning electron microscopy with polarization analysis (SEMPA) or spin-resolved photoelectron spectroscopy. For magnetic samples the spin polarization of the electron reaching to prove important information about the magnetization structure of the examined sample. The height of the spin polarization is a measure of the associated sample magnetization. About that There is also a direct correlation between the direction of Spin polarization vector of the electrons with the direction of the local Magnetization of the sample. A spin-resolved image is therefore suitable the magnetic domain structure directly from ferromagnetic samples or dynamic effects, such as As the behavior of the magnetization in ultrafast excitation processes, in time disbanded to pursue.

Die Literaturstellen US 4,153,844 , DE 198 42 476 C1 und die US 2002/0003213 A1 befassen sich allesamt mit dem Einsatzfall eines Polarimeters im Rasterelektronenmikroskop – genannt SEMPA (Secondary Electron Microscopy with Polarization Analysis). Hierbei wird durch Rasterung ein Bild erzeugt; dabei wird die Spinanalyse für die einzelnen Bildpunkte sequenziell vorgenommen.The references US 4,153,844 . DE 198 42 476 C1 and the US 2002/0003213 A1 are all concerned with the application of a polarimeter in the scanning electron microscope - called SEMPA (Secondary Electron Microscopy with Polarization Analysis). In this case, an image is created by screening; The spin analysis for the individual pixels is performed sequentially.

Auch bei der DE 103 39 404 A1 wird ein spingefiltertes Bild erzeugt. Hier findet sich eine Spinfilterfolie im Strahlengang (3 der DE 103 39 404 A1 ). Mit dieser Folie wird ein Teil des Bildes spingefiltert zur Abbildung gelangen. Das in der Literaturstelle US 2002/0003213 A1 beschriebene Polarimeter ist ebenfalls eine besondere Bauform für den Einsatz im SEMPA, wobei hierbei die beschleunigenden Elektroden ein Kugelfeld erzeugen.Also at the DE 103 39 404 A1 a spin-filtered image is generated. Here is a spin filter foil in the beam path ( 3 of the DE 103 39 404 A1 ). With this slide, part of the image will be filtered by a spin filter. That in the literature US 2002/0003213 A1 described polarimeter is also a special design for use in SEMPA, in which case the accelerating electrodes produce a ball field.

Aus der JP 59 79948 A ist der Einsatz eines Spinpolarimeters (Mottdetektor) hinter einem Photoemissions-Elektronenmikroskop bekannt. Der Detektor analysiert den durch ein Loch im Leuchtschirm hindurchtretenden Elektronenstrahl. Hierbei folgt eine sequentielle Analyse der Polarisationsverteilung durch Abrastern. Eine sequentielle Analyse zur Bildererfassung ist allerdings sehr zeitintensiv, mithin ist die Effizienz der Polarisationsanalyse sehr gering.From the JP 59 79948 A the use of a spin polarimeter (mott detector) behind a photoemission electron microscope is known. The detector analyzes the electron beam passing through a hole in the phosphor screen. This is followed by a sequential analysis of the polarization distribution by scanning. However, a sequential analysis for image acquisition is very time-consuming, so the efficiency of the polarization analysis is very low.

Ein fundamentales Problem aller bisherigen Anordnungen zur Analyse der Spinpolarisation besteht darin, dass der ausgenutzte spinabhängige Streuprozess durch einen erheblichen Verlust an Elektronenintensität gekennzeichnet ist. Bei den am weitesten verbreiteten Verfahren, der Mottstreuung und Niederenergie-Elektronenbeugung, beträgt der Intensitätsverlust etwa drei Größenordnungen. Hinzu kommt eine Analysierstärke (Asymmetriefunktion A), die deutlich geringer ist als 100%. Typische Werte liegen um 25%, so dass die so genannte Gütefunktion A2I nur typisch 10–4 beträgt. Daraus resultieren sehr große Messzeiten; in vielen Fällen verbietet die geringe Signalstärke eine spinaufgelöste Messung.A fundamental problem of all previous arrangements for analysis of spin polarization is that the exploited spin-dependent scattering process is characterized by a significant loss of electron intensity. In the most widely used methods, mottling and low energy electron diffraction, the intensity loss is about three orders of magnitude. In addition, there is an analysis strength (asymmetry function A) that is significantly lower than 100%. Typical values are around 25%, so that the so-called quality function A 2 I is only typically 10 -4 . This results in very large measuring times; In many cases, the low signal strength prohibits a spin-resolved measurement.

Die vorliegende Erfindung löst durch die Merkmale der Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 8 die Aufgabe, die Effizienz einer Polarisationsanalyse in Mikroskopie- und Spektroskopieexperimenten durch Simultandetektion der Polarisationsverteilung zu erhöhen. Dadurch wird eine spinaufgelöste Parallelabbildung ermöglicht. D. h. die laterale Ortsverteilung der Spinpolarisation ist im analysierten Elektronenstrahl nachweisbar. In typischen Mikroskopieexperimenten beträgt die Erhöhung der Messeffizienz mehr als zwei Größenordnungen, in Spektroskopieexperimenten mehr als eine Größenordnung. Das Verfahren ist sowohl für Hochenergie-Elektronenstrahlen (kinetische Energie > 10 keV) als auch für Niederenergie-Elektronenstrahlen (kinetische Energie wenige eV bis einige 100 eV) geeignet. Im ersteren Fall arbeitet die Spinpolarisations-Analyse nach den bekannten Prinzipien der Mottstreuung oder Moeller-Streuung, während im zweiten Fall die Niederenergie-Elektronenbeugung oder die Austauschstreuung an ferromagnetischen Targets ausgenutzt wird. Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bisherigen Ansätzen sind die Möglichkeiten zur direkten Parallelabbildung eines spinaufgelösten (d. h. spingefilterten) Bildes in der Elektronenmikroskopie sowie zur simultanen Erfassung von spinaufgelösten Winkel- oder Energieverteilungen von gestreuten Elektronen oder Photoelektronen in der Spektroskopie.The present invention solves by the features of the methods according to claims 1 and 8 the task, the Efficiency of polarization analysis in microscopy and spectroscopy experiments increase by simultaneous detection of the polarization distribution. Thereby becomes a spin-resolved parallel image allows. Ie. the lateral spatial distribution of the spin polarization is in the analyzed electron beam detectable. In typical microscopy experiments, the increase is Measuring efficiency more than two orders of magnitude, in spectroscopy experiments more than an order of magnitude. The procedure is as well as High energy electron beams (kinetic energy> 10 keV) as well as low energy electron beams (kinetic energy a few eV to several 100 eV) suitable. In the former Case, the spin polarization analysis works according to the known principles the Mottstreuung or Moeller scattering, while in the second case the low-energy electron diffraction or the exchange scattering at ferromagnetic targets is exploited. Advantages of the method according to the invention across from previous approaches are the possibilities for direct parallel imaging of a spin resolved (i.e., spin filtered) Image in electron microscopy and for simultaneous acquisition from spin-resolved Angular or energy distributions of scattered electrons or Photoelectrons in spectroscopy.

Verschiedene Ausführungsarten und Anwendungsfälle der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert.Various embodiments and use cases The invention will be exemplified below with reference to the drawings explained in more detail.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronen-Spinpolarisation auf der Basis von Mottstreuung oder Niederenergie-Elektronenbeugung an einem Streutarget in der Säule eines Elektronenmikroskops in einer nicht-symmetrischen Geometrie; 1 Figure 12 is a schematic representation of a device for spatially resolved analysis of electron spin polarization based on Mott scattering or low energy electron diffraction on a scattering target in the column of an electron microscope in a non-symmetric geometry;

2a–b zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronen-Spinpolarisation auf der Basis von Mottstreuung oder Niederenergie-Elektronenbeugung (a) bzw. Austauschstreuung (b) an einem Streutarget in der Säule eines Elektronenmikroskops in einer symmetrischen 45°-Geometrie; 2a Figure-b shows a schematic representation of a device for spatially resolved analysis of electron spin polarization based on Mott scattering or low energy electron diffraction (a) or exchange scattering (b) on a scattering target in the column of an electron microscope in a symmetrical 45 ° geometry;

3a–d zeigt schematische Skizzen zur Definition der Winkel- und Energieauflösung; 3a -D shows schematic sketches for the definition of the angular and energy resolution;

4a–b zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung gemäß 1 in der Säule eines Elektronenmikroskops unter Verwendung eines magnetischen Sektorfeldes in einer orthogonalen Geometrie (a) und einer nicht-orthogonalen Geometrie (b); 4a FIG. 1b shows a schematic representation of the arrangement according to FIG 1 in the column of an electron microscope using a magnetic sector field in an orthogonal geometry (a) and a non-orthogonal geometry (b);

5a–c zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronen-Spinpolarisation hinter dem Strahlaustritt eines Elektronenspektrometers zur Simultanerfassung eines 1D-Energiebereiches (a), eines 1D-Winkelbereiches bzw. Ortsbereiches (b) oder eines 2D-Energie- und Winkelbereiches (c); 5a Figure-c shows a schematic representation of the arrangement for spatially resolved analysis of the electron spin polarization behind the beam exit of an electron spectrometer for the simultaneous detection of a 1D energy range (a), a 1D angular range or location range (b) or a 2D energy and angular range (c );

6a–c zeigt bevorzugte Arten der Anordnung zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronen-Spinpolarisation hinter dem Strahlaustritt eines Elektronenspektrometers, bei denen auf die erste Transferlinse (a) oder beide Transferlinsen (b) verzichtet werden kann oder bei denen das Streutarget segmentiert ist, um so einen größeren Energie- oder Winkelbereich der Elektronen simultan erfassen zu können (c). 6a Figure -c shows preferred types of arrangement for spatially resolved analysis of electron spin polarization behind the beam exit of an electron spectrometer in which the first transfer lens (a) or both transfer lenses (b) can be dispensed with or in which the scattering target is segmented, thus a larger one To be able to simultaneously detect the energy or angular range of the electrons (c).

Eine bevorzugte Ausführungsart des erfindungsgemäßen ortsauflösenden Spinpolarimeters nutzt aus, dass sich durch die spinabhängige Streuung an einem Target mit homogener Oberfläche eine Spinfilterung des gesamten Strahls, d. h. insbesondere der lateralen Verteilung der Elektronen im Strahl, erreichen lässt. Homogene Targetoberflächen können durch geeignete Präparation auf Einkristallen mit wohldefinierter kristallographischer Orientierung erzielt werden. Ein geeignetes Beispiel ist die Oberfläche eines Wolfram-Einkristalls mit (100)-Orientierung. Alternativ können geordnete (epitaktische) Schichten von Materialien mit hoher Ordnungszahl auf geeigneten Substraten aufgedampft werden. Für die Mottstreuung oder die diffuse Niederenergiebeugung können polykristalline Schichten mit hinreichend homogener feinkristalliner Struktur genutzt werden. 1 zeigt eine schematische Darstellung dieser Ausführungsart in der elektronenoptischen Säule eines parallel abbildenden Elektronenmikroskops in einer nicht-symmetrischen Geometrie. Der einfallende Strahl wird über die erste Transferlinse (2) auf das Streutarget (1) abgebildet und nach der Streuung bzw. Beugung durch die zweite Transferlinse (3) auf den Bildschirm bzw. eine Zwischenbildebene (4) abgebildet. Die 1 und die nachfolgenden Abbildungen sind schematisch vereinfacht. In der Praxis können die Transferlinsen aus mehreren Linsenelementen bestehen und hinter der Zwischenbildebene (4) können Linsen (Projektive) zur weiteren Vergrößerung angebracht sein. Die Strahlquerschnitte sind der Deutlichkeit halber stark vergrößert dargestellt.A preferred embodiment of the spatially resolving spin polarimeter according to the invention makes use of the fact that the spin-dependent scattering on a target with a homogeneous surface makes it possible to spin-filter the entire beam, ie in particular the lateral distribution of the electrons in the beam. Homogeneous target surfaces can be achieved by suitable dissection on single crystals with well-defined crystallographic orientation. A suitable example is the surface of a tungsten monocrystal with (100) orientation. Alternatively, ordered (epitaxial) layers of high atomic number materials can be evaporated on suitable substrates. For the Mottstreuung or the diffuse Niederenergieugung polycrystalline layers with sufficiently homogeneous fine-crystalline structure can be used. 1 shows a schematic representation of this embodiment in the electron-optical column of a parallel imaging electron microscope in a non-symmetrical geometry. The incident beam is transmitted via the first transfer lens ( 2 ) on the scattering target ( 1 ) and after the scattering or diffraction by the second transfer lens ( 3 ) on the screen or an intermediate image plane ( 4 ). The 1 and the figures below are simplified schematically. In practice, the transfer lenses may consist of several lens elements and behind the intermediate image plane ( 4 ) lenses (projective) may be appropriate for further magnification. The beam cross sections are shown greatly enlarged for the sake of clarity.

In der dargestellten Geometrie wird die mit P gekennzeichnete Komponente des Spinpolarisationsvektors senkrecht zur Zeichenebene analysiert. Im Fall eines einkristallinen Streutargets ist der Beugungswinkel energieabhängig. Bei korrekter Streuenergie wird für den gewählten Beugungsreflex das durch die Randstrahlen (7) begrenzte einfallende Strahlenbündel so gebeugt, dass es die Blende (9) passieren kann. Dieser Fall ist durch den Zentralstrahl (6) und die Randstrahlen (8) illustriert. Elektronen mit zu hoher oder zu niedriger Streuenergie sowie inelastisch oder diffus gestreute Elektronen werden durch die Blende (9) blockiert und tragen nicht zur Bildentstehung in der Bildebene (4) bei. Dies ist durch die Randstrahlen (10) verdeutlicht, welche zu einer zu niedrigeren Energie korrespondieren. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn die Energiebreite des einfallenden Elektronenstrahls zu groß für eine Spinanalyse mittels Niederenergiebeugung ist. Ein praktisches Beispiel für diese Geometrie ist die Beugung an der (100)-Oberfläche von Wolfram bei einer Streuenergie von 104,5 eV und Nutzung der Polarisationempfindlichkeit des (2,0)-Strahls. Die Analysierstärke ist etwa 27% [J. Kirschner, „Polarized Electrons at Surfaces", Kap. 3.1.1].In the illustrated geometry, the component of the spin polarization vector marked P is analyzed perpendicular to the plane of the drawing. In the case of a monocrystalline scattering target, the diffraction angle is energy-dependent. If the scattering energy is correct, for the selected diffraction reflex 7 ) limited incident beam so that it covers the diaphragm ( 9 ) can happen. This case is due to the central ray ( 6 ) and the marginal rays ( 8th ) illustrated. Electrons with too high or too low scattering energy as well as inelastically or diffusely scattered electrons are passed through the aperture ( 9 ) and do not contribute to the image formation in the image plane ( 4 ) at. This is due to the marginal rays ( 10 ), which correspond to a lower energy. This arrangement is particularly advantageous when the energy width of the incident electron beam is too large for spin analysis by means of low energy diffraction. A practical example of this geometry is the diffraction at the (100) surface of tungsten at a scattering energy of 104.5 eV and use of the polarization sensitivity of the (2.0) beam. The analysis strength is about 27% [J. Kirschner, "Polarized Electrons at Surfaces", Chapter 3.1.1].

Bei diffuser Streuung an einer polykristallinen Schicht oder Mottstreuung bei höheren Energien treten keine Beugungsreflexe auf und der Effekt der Energiedispersion existiert nicht. In diesem Fall dient die Blende (9) zur Selektion des zur Abbildung genutzten Streuwinkelbereichs und zur Diskriminierung inelastisch gestreuter Elektronen. Das Verhältnis des Strahldurchmessers auf dem Streutarget zur Bildweite der Transferlinse (2) wird so gewählt, dass die Tiefenschärfe des Zwischenbildes auf dem schräg angeordneten Streutarget genügend groß ist. Die Transferlinse (3) ist in diesem Fall senkrecht zur Oberfläche des Streutargets angeordnet. Zur Feinjustierung kann das Streutarget (1) gekippt und um seine Oberflächennormale (12) gedreht werden.With diffuse scattering on a polycrystalline layer or Mott scattering at higher energies, no diffraction reflections occur and the effect of the energy dispersion does not exist. In this case, the aperture ( 9 ) for selecting the scattering angle range used for imaging and for discriminating inelastically scattered electrons. The ratio of the beam diameter on the scattering target to the image width of the transfer lens ( 2 ) is chosen so that the depth of focus of the intermediate image on the obliquely arranged scattering target is sufficiently large. The transfer lens ( 3 ) is in this case arranged perpendicular to the surface of the scattering target. To fine adjustment, the litter target ( 1 ) and around its surface normal ( 12 ) to be turned around.

2a zeigt eine schematische Darstellung in einer symmetrischen Geometrie, die der Bedingung Eintrittswinkel = Austrittswinkel genügt. Zur Abbildung gelangt in diesem Fall der Spiegelstrahl, auch (0,0)-Strahl genannt. Es tritt keine Energiedispersion auf. Die Oberflächennormale (12) fällt mit einer niedrig indizierten Richtung des Targetkristalls zusammen. Ein praktisches Beispiel für diese Geometrie ist die Beugung an der (100)-Oberfläche von Wolfram bei einer Streuenergie von etwa 30 eV oder 7 eV und Nutzung der Polarisationsempfindlichkeit des (0,0)-Spiegelstrahls. Die Blende (11) dient zur Begrenzung des zur Abbildung genutzten Streuwinkelbereichs. Im Fall der Beugung am Einkristall oder einer epitaktischen Schicht wirkt der Targetkristall auf den (0,0)-Strahl wie ein Spiegel. Im Fall diffuser Streuung (polykristalline Schicht oder Mottstreuung) muss die Tiefenschärfe beider Transferlinsen (2) und (3) genügend groß in Bezug auf das schräg angeordnete Streutarget sein. 2a shows a schematic representation in a symmetrical geometry that satisfies the condition entrance angle = exit angle. In this case, the mirror beam, also called the (0,0) beam, arrives at the picture. There is no energy dispersion. The surface normal ( 12 ) coincides with a low indexed direction of the target crystal. A practical example of this geometry is the diffraction at the (100) surface of tungsten at a scattering energy of about 30 eV or 7 eV and use of the polarization sensitivity of the (0,0) mirror beam. The aperture ( 11 ) is used to limit the scattering angle range used for imaging. In the case of diffraction on a single crystal or an epitaxial layer, the target crystal acts on the (0,0) beam like a mirror. In the case of diffuse scattering (polycrystalline layer or Mottstreuung), the depth of focus of both transfer lenses ( 2 ) and ( 3 ) be sufficiently large with respect to the obliquely arranged scattering target.

Alternativ kann eine ferromagnetische Schicht als spinsensitives Streutarget genutzt werden. Dabei beruht die spinfilternde Wirkung auf der Austauschstreuung [R. Bertacco, D. Onofrio, F. Ciccaci, Rev. Sci. Instrum. 70 (1999) 3572]. 2(b) zeigt eine schematische Darstellung eines ferromagnetischen Streutargets (1), welches auf ein magnetisches Joch (13) montiert ist und mittels eines Stroms durch eine Magnetisierungsspule (14) aufmagnetisiert werden kann. Zusätzlich kann eine zweite Spule senkrecht zur Zeichenebene angebracht werden. Dies erlaubt die Ausrichtung der Magnetisierung entlang der Richtungen parallel bzw. senkrecht zur Zeichenebene (Mp bzw. Ms). Diese Vektoren definieren die Quantisierungsrichtungen für die Spinpolarisationsanalyse.Alternatively, a ferromagnetic layer can be used as a spinsensitive scattering target. The spin-filtering effect is based on the exchange scattering [R. Bertacco, D. Onofrio, F. Ciccaci, Rev. Sci. Instrum. 70 (1999) 3572]. 2 B) shows a schematic representation of a ferromagnetic litter target ( 1 ), which on a magnetic yoke ( 13 ) and by means of a current through a magnetizing coil ( 14 ) can be magnetized. In addition, a second coil can be mounted perpendicular to the plane of the drawing. This allows the orientation of the magnetization along the directions parallel or perpendicular to the plane of the drawing (M p or M s ). These vectors define the quantization directions for spin polarization analysis.

3a–c definieren die zu einer quantitativen Abschätzung der erreichbaren Energie- und Winkelauflösung relevanten Parameter. Der durch die Kontrastblende des Elektronenmikroskops (15) und deren Abstand vom Streutarget (1) definierte Winkelbereich Δα in 3a hat für Emissions-Elektronenmikroskope Werte < 1 mrad (für Hochauflösung typisch < 0,2 mrad). Eine Energieabweichung ΔE von der Sollenergie Eo führt zu einer Winkeländerung Δε. Für Δε = Δα beginnen die beiden Emissionskegel zu überlappen. Dies begrenzt die erreichbare Energieauflösung, im Fall von 104,5 eV Streuenergie auf ΔE < 500 meV (in Fall der Hochauflösung < 100 meV). 3a -C define the parameters relevant for a quantitative estimation of the achievable energy and angular resolution. The through the contrast aperture of the electron microscope ( 15 ) and their distance from the litter target ( 1 ) defined angular range Δα in 3a has values <1 mrad for emission electron microscopes (typically <0.2 mrad for high resolution). An energy deviation ΔE from the target energy E o leads to an angle change Δε. For Δε = Δα, the two emission cones begin to overlap. This limits the achievable energy resolution, in the case of 104.5 eV scattering energy to ΔE <500 meV (in the case of high resolution <100 meV).

3b zeigt den Fall der diffusen Niederenergiestreuung oder der Mottstreuung bei höheren Energien. Die Blende (11) definiert den zur Abbildung gelangenden Streuwinkelbereich. Ihr Durchmesser bestimmt den Akzeptanzwinkel des von jedem Punkt auf dem Streutarget (1) ausgehenden Strahlenkegels. Aufgrund der chromatischen Aberration der Transferlinse (3) wirkt die Blende (11) zusätzlich auch als Energiefilter. 3b shows the case of diffuse low energy scattering or mottling at higher energies. The aperture ( 11 ) defines the range of scattering angles to be imaged. Their diameter determines the acceptance angle of each point on the litter target ( 1 ) outgoing beam cone. Due to the chromatic aberration of the transfer lens ( 3 ) the aperture ( 11 ) also as an energy filter.

3c zeigt die durch die Divergenz der Randstrahlen (7) hervorgerufene Winkelvariation auf dem Streutarget. Die Winkeldivergenz Δθ darf bei der Beugung am Einkristall maximal etwa 35 mrad betragen, da die Asymmetriefunktion eine starke Winkelabhängigkeit aufweist [siehe J. Kirschner, „Polarized Electrons at Surfaces", Kap. 3.1.1]. Die Bildweite der Transferlinse (2) muss daher genügend groß in Relation zum Strahldurchmesser D auf dem Streutarget sein. Bei der diffusen Niederenergiestreuung und der Mottstreuung bei höheren Energien darf das Winkelintervall erheblich größer sein, da die Winkelabhängigkeit schwächer ist [für Mottstreuung siehe J. Kessler, „Polarized Electrons", Kap. 3.5.1]. Hier sind Werte bis zu Δθ > 200 mrad möglich. 3c shows by the divergence of the marginal rays ( 7 ) caused angular variation on the litter target. The angular divergence Δθ may not exceed a maximum of about 35 mrad in the single-crystal diffraction, since the asymmetry function has a strong angular dependence [see J. Kirschner, "Polarized Electrons at Surfaces", chapter 3.1.1]. 2 ) must therefore be sufficiently large in relation to the beam diameter D on the litter target. In the case of diffuse low-energy scattering and mottling at higher energies, the angular interval may be considerably larger, since the angular dependence is weaker [for Mott scattering see J. Kessler, "Polarized Electrons", chapter 3.5.1] .There are values up to Δθ> 200 mrad possible.

3d zeigt das Beispiel eines teleskopischen Strahlengangs. Die Blende (nicht dargestellt) begrenzt hier sowohl den Öffnungswinkel als auch den Streuwinkel. 3d shows the example of a telescopic beam path. The diaphragm (not shown) limits both the opening angle and the scattering angle here.

Eine spezielle Ausführungsart verwendet zur Strahlführung ein magnetisches Sektorfeld (16). Zwei mögliche geometrische Anordnungen sind in 4a und b dargestellt. Ähnliche Sektorfelder werden in der Niederenergie-Elektronenmikroskopie eingesetzt [E. Bauer "LEEM-Basics", Surf. Rev. Lett. 5 (1998) 1275]. Ein Vorteil dieser Ausführungsart besteht darin, dass der einfallende Strahl (7) und der gestreute Strahl (8) beide parallel oder nahezu parallel zur Oberflächennormalen (12) verlaufen. Die Transferlinse (17) kann als Immersionslinse betrieben werden, um sehr kleine Streuenergien zu ermöglichen. Ein praktisches Beispiel für diese Geometrie ist die Beugung an der (0001)-Oberfläche von Kobalt bei einer Streuenergie um 2 eV und Nutzung der Polarisationsempfindlichkeit des Spiegelstrahls. Die Anordnung in 4a bietet aufgrund der zweimaligen 90° Ablenkung den Vorteil, dass die lineare Säule des Elektronenmikroskops insgesamt erhalten bleibt.A special embodiment uses a magnetic sector field for beam guidance ( 16 ). Two possible geometrical arrangements are in 4a and b. Similar sector fields are used in low-energy electron microscopy [E. Farmer "LEEM-Basics", Surf. Rev. Lett. 5 (1998) 1275]. An advantage of this embodiment is that the incident beam ( 7 ) and the scattered beam ( 8th ) both parallel or nearly parallel to the surface normal ( 12 ). The transfer lens ( 17 ) can be operated as an immersion lens to allow very small scattering energies. A practical example of this geometry is the diffraction at the (0001) surface of cobalt at a scattering energy around 2 eV and use of the polarization sensitivity of the mirror beam. The arrangement in 4a Due to the two-fold 90 ° deflection, the advantage is that the linear column of the electron microscope is preserved overall.

Das ortsauflösende Spinpolarimeter kann auch in energiegefilterten Elektronenmikroskopen eingesetzt werden. Dabei kann die Energieselektion sowohl durch dispersive Energiefilter als auch durch Flugzeitfilterung erfolgen.The spatially resolving Spin polarimeter can also be used in energy-filtered electron microscopes become. The energy selection can be done by dispersive Energy filter as well as by time-of-flight filtering done.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Spinpolarisationsanalyse in einem Elektronenspektrometer nutzt die räumliche Separation von Elektronen mit verschiedenen Eintrittsenergien oder Eintrittswinkeln in der Ebene des Austrittsspalts des Spektrometers aus.The inventive arrangement used for spin polarization analysis in an electron spectrometer the spatial Separation of electrons with different entrance energies or Entry angles in the plane of the exit slit of the spectrometer.

5 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit einem elektrostatischen Halbkugelanalysator, bestehend aus Außenkugel (19), Innenkugel (20), Eintrittsspalt (21) und Austrittsspalt (22). Das Streutarget (1) befindet sich im Strahlengang hinter dem Analysator. In der dargestellten Ausführungsart wird der Strahl durch die Transferlinse (2) auf das Streutarget (1) und durch die Transferlinse (3) auf den ortsauflösenden Elektronendetektor (18) abgebildet. Die Blende (11) dient zur Begrenzung des Streuwinkelintervalls und zur Diskriminierung von inelastisch gestreuten Elektronen. 5 shows the Anord invention tion in conjunction with an electrostatic hemisphere analyzer, consisting of outer sphere ( 19 ), Inner ball ( 20 ), Entrance slit ( 21 ) and exit slit ( 22 ). The scattering target ( 1 ) is located in the beam path behind the analyzer. In the illustrated embodiment, the beam is transmitted through the transfer lens (FIG. 2 ) on the scattering target ( 1 ) and through the transfer lens ( 3 ) on the spatially resolving electron detector ( 18 ). The aperture ( 11 ) serves to limit the scattering angle interval and to discriminate inelastically scattered electrons.

Die mehrkanalige Polarisationsanalyse eines Energiespektrums ist in 5a dargestellt (Blickrichtung senkrecht zur dispersiven Ebene). Der energetisch aufgefächerte Elektronenstrahl (23) wird durch die erste Transferlinse (2) auf das Streutarget (1) abgebildet. Nach der Streuung wird der spingefilterte Strahl durch die zweite Transferlinse (3) auf den ortsauflösenden Elektronendetektor (18) abgebildet. Verschiedene Auftrefforte auf dem Detektor korrespondieren zu verschiedenen Energien. So wird ein spingefiltertes Energiespektrum simultan aufgenommen. Typische Energieintervalle liegen im Bereich von der Größenordnung eines eV (für hochauflösende Spektroskopie) bis zur Größenordnung von mehreren 10 eV. Für ein Energieintervall von 2 eV und eine gewünschte Energieauflösung von 25 meV beträgt der Gewinn an Messeffizienz durch den Vielkanalnachweis im Idealfall einen Faktor 80. In der Praxis kann die nicht perfekte Abbildung (chromatische Aberration) der Transferlinsen (2) und (3) die Zahl der aufgelösten Punkte auf dem Detektor begrenzen. Für große Energieintervalle bietet das Prinzip der Mottstreuung bei höheren Energien Vorteile, da die Niederenergiebeugung eine starke Energieabhängigkeit zeigt. Energieintervalle von bis zu etwa 3 eV lassen sich durch Niederenergie-Elektronenbeugung simultan analysieren.The multichannel polarization analysis of an energy spectrum is in 5a represented (viewing direction perpendicular to the dispersive plane). The energetically fanned electron beam ( 23 ) is transmitted through the first transfer lens ( 2 ) on the scattering target ( 1 ). After scattering, the spin-filtered beam is transmitted through the second transfer lens (FIG. 3 ) on the spatially resolving electron detector ( 18 ). Different locations on the detector correspond to different energies. Thus, a spin-filtered energy spectrum is recorded simultaneously. Typical energy intervals range from the order of one eV (for high-resolution spectroscopy) to the order of several 10 eV. For an energy interval of 2 eV and a desired energy resolution of 25 meV, the gain in measurement efficiency due to multichannel detection is ideally a factor of 80. In practice, the non-perfect imaging (chromatic aberration) of the transfer lenses ( 2 ) and ( 3 ) limit the number of resolved points on the detector. For large energy intervals, the principle of mottling at higher energies offers advantages, since the low energy diffraction shows a strong energy dependence. Energy intervals of up to about 3 eV can be analyzed simultaneously by low-energy electron diffraction.

Die mehrkanalige Polarisationsanalyse einer Winkelverteilung ist in 5b dargestellt (Blickrichtung in der dispersiven Ebene). Der bezüglich des Eintrittswinkels aufgefächerte Elektronenstrahl (24) wird durch die Transferlinse (2) auf das Streutarget (1) und danach durch die Transferlinse (3) außerhalb der Zeichenebene auf den ortsauflösenden Detektor (18) abgebildet. In diesem Fall korrespondieren verschiedene Auftrefforte der Elektronen auf dem Detektor zu verschiedenen Winkeln. So wird eine spingefilterte Winkelverteilung simultan aufgenommen. Typische Winkelintervalle für Halbkugelanalysatoren liegen im Bereich von ±180 mrad um den Zentralstrahl. Bei einer gewünschten Winkelauflösung von 9 mrad ist der Gewinn an Messeffizienz durch den Vielkanalnachweis in diesem Fall durch den Faktor 40 bestimmt. Die Eintrittslinse von Energieanalysatoren lässt sich alternativ auch so betreiben, dass anstelle eines Emissionswinkelbereichs ein streifenförmiger Ortsbereich auf der Probe simultan analysiert wird.The multichannel polarization analysis of an angular distribution is in 5b represented (viewing direction in the dispersive plane). The electron beam fanned out with respect to the entrance angle ( 24 ) is passed through the transfer lens ( 2 ) on the scattering target ( 1 ) and then through the transfer lens ( 3 ) outside the drawing plane on the spatially resolving detector ( 18 ). In this case, different locations of the electrons on the detector correspond to different angles. Thus, a spin-filtered angular distribution is recorded simultaneously. Typical angular intervals for hemisphere analyzers are in the range of ± 180 mrad around the central beam. At a desired angular resolution of 9 mrad, the gain in measurement efficiency due to the multi-channel detection in this case is determined by the factor 40. Alternatively, the entrance lens of energy analyzers can also be operated such that instead of an emission angle range, a strip-shaped local area on the sample is analyzed simultaneously.

5c zeigt, dass die Ebene der Energieauffächerung und die Ebene der Winkelauffächerung senkrecht aufeinander stehen. Daher lassen sich die beiden vorgenannten Betriebsarten zu einer zweidimensionalen mehrkanaligen Detektion kombinieren. Der Gewinn an Meßeffizienz kann dabei prinzipiell drei Größenordnungen überschreiten; durch die nutzbare Winkel- und Energieakzeptanz des Streutargets und durch die Abbildungsfehler der Transferlinsen sind jedoch praktische Grenzen gesetzt. Der Übersichtlichkeit halber sind das Strahlenbündel des Energieintervalls (23) in 5(a) und das Strahlenbündel des Winkelintervalls (24) in 5b nur durch jeweils 5 Strahlen gekennzeichnet. Ferner sind die Elektronenbahnen nur als Striche gezeichnet, in der Praxis haben die Strahlenbündel im Analysator jedoch eine endliche Ausdehnung. 5c shows that the plane of the energy expansion and the plane of the fan-out are perpendicular to each other. Therefore, the two aforementioned modes can be combined into a two-dimensional multi-channel detection. The gain in measurement efficiency can in principle exceed three orders of magnitude; however, there are practical limits to the usable angular and energy acceptance of the scattering target and to the aberrations of the transfer lenses. For the sake of clarity, the beam of the energy interval ( 23 ) in 5 (a) and the beam of the angular interval ( 24 ) in 5b only marked with 5 rays each. Furthermore, the electron trajectories are only drawn as dashes, but in practice the beams in the analyzer have a finite extent.

Nach einer besonders einfachen Ausführungsart kann das Streutarget unter Verzicht auf die Transferlinse (2) direkt kurz hinter dem Spektrometer-Austrittsspalt (22) angebracht werden. Diese erfindungsgemäße Ausführungsart ist in 6a dargestellt. Die Streuenergie ist in diesem Fall gleich oder nahezu gleich der kinetischen Energie (Passenergie) der Elektronen im Spektrometer. Ein praktisches Beispiel für diese Ausführungsart ist die Beugung an der (100)-Oberfläche von Wolfram bei einer Streuenergie um 30 eV oder um 7 eV und Nutzung der Polarisationsempfindlichkeit des Spiegelstrahls. Wenn der ortsauflösende Detektor (18) sehr nahe am Streutarget (1) platziert wird, kann auch auf die Transferlinse (3) verzichtet werden. Diese erfindungsgemäße Ausführungsart ist in 6b dargestellt. In diesem Fall entfällt die Energieselektion durch die Blende (11). Daher muss vor dem ortsauflösenden Detektor (18) eine Einrichtung zur Unterdrückung der inelastisch gestreuten Elektronen, wie z. B. eine Anordnung von Retardierungsnetzen (25), eingefügt werden.According to a particularly simple embodiment, the scattering target can be dispensed with without the transfer lens (FIG. 2 ) just after the spectrometer exit slit ( 22 ). This embodiment of the invention is in 6a shown. The scattering energy in this case is equal to or nearly equal to the kinetic energy (pass energy) of the electrons in the spectrometer. A practical example of this embodiment is the diffraction at the (100) surface of tungsten at a scattering energy around 30 eV or around 7 eV and using the polarization sensitivity of the mirror beam. If the spatially resolving detector ( 18 ) very close to the litter target ( 1 ) can also be placed on the transfer lens ( 3 ) are waived. This embodiment of the invention is in 6b shown. In this case, the energy selection through the aperture ( 11 ). Therefore, before the spatially resolving detector ( 18 ) means for suppressing the inelastically scattered electrons, such. B. an arrangement of retardation networks ( 25 ).

In der Praxis kann mittels Niederenergiebeugung ein Energieintervall von bis zu etwa 3 eV simultan erfasst werden. Zur Erweiterung des nutzbaren Energieintervalls kann ein segmentiertes Streutarget (26) eingesetzt werden; diese Ausführungsart ist in 6c skizziert. Die einzelnen Segmente von (26) können auf verschiedenen Spannungen betrieben werden, um die Energievariation des einfallenden Strahls auszugleichen. Das oberste Segment liegt auf einer Spannung U1, das unterste auf U2, die Segmente dazwischen liegen auf Spannungen zwischen diesen Randwerten gemäß einem linearen Spannungsteiler. Durch geeignete Wahl von U1 und U2 lässt sich erreichen, dass alle Elektronen in dem energetisch aufgefächerten Strahlenbündel (23) mit derselben Energie auf dem segmentierten Streutarget auftreffen. Eine Segmentierung mit elektrischer Isolierung der einzelnen Segmente lässt sich durch Nutzung einer epitaktischen Schicht als Streutarget erreichen. Ein Beispiel für eine geeignete epitaktische Schicht ist Wolfram in (110)-Orientierung auf einer Saphir-Substratoberfläche in (1120)-Orientierung. Alle elektronenoptischen Strahlengänge in den 16 sind schematisch vereinfacht.In practice, by means of low-energy diffraction, an energy interval of up to about 3 eV can be detected simultaneously. To extend the usable energy interval, a segmented scattering target ( 26 ) are used; this embodiment is in 6c outlined. The individual segments of ( 26 ) can be operated at different voltages to compensate for the energy variation of the incident beam. The uppermost segment is at a voltage U1, the lowest at U2, the segments in between are at voltages between these boundary values according to a linear voltage divider. By a suitable choice of U1 and U2 it can be achieved that all the electrons in the energetically fanned-out beam ( 23 ) strike the segmented litter target with the same energy. A segmentation with electrical insulation of the individual segments can be achieved by using an epitaxial layer as a scattering target. An example of a suitable epitakti Tungsten layer is tungsten in (110) orientation on a sapphire substrate surface in (1120) orientation. All electron optical beam paths in the 1 - 6 are simplified schematically.

11
Streutarget zur Analyse der Spinpolarisationscattering target for analysis of spin polarization
22
Erste elektronenoptische TransferlinseFirst Electron-optical transfer lens
33
Zweite elektronenoptische TransferlinseSecond Electron-optical transfer lens
44
Bildschirm bzw. Zwischenbildebenescreen or intermediate image plane
55
elektronenoptische Achse des einfallenden Strahlselectron optical Axis of the incident beam
66
elektronenoptische Achse des gestreuten Strahlselectron optical Axis of the scattered beam
77
Randstrahlen des Bildesmarginal rays of the picture
88th
Strahlverlauf für die gewünschte Energie (Sollenergie)ray tracing for the desired Energy (energy of interest)
99
Blende zur Energieselektioncover for energy selection
1010
Strahlverlauf für eine niedrigere Energieray tracing for one lower energy
1111
Blende zur Begrenzung des Streuwinkelbereichscover for limiting the scattering angle range
1212
Oberflächennormalesurface normal
1313
Magnetisches Jochmagnetic yoke
1414
Magnetisierungsspulemagnetizing coil
1515
Kontrastblende des Mikroskopscontrast trim of the microscope
1616
Magnetisches Sektorfeld zur Strahlablenkungmagnetic Sector field for beam deflection
1717
Elektronenoptische Transferlinseelectron microscopy transfer lens
1818
ortsauflösender Detektor für die gestreuten ElektronenSpatial resolution detector for the scattered electrons
1919
Außenkugel des Energieanalysatorsoutdoor ball of the energy analyzer
2020
Innenkugel des Energieanalysatorsinnerball of the energy analyzer
2121
Eintrittsspalt des Energieanalysatorsentrance slit of the energy analyzer
2222
Austrittsspalt des Energieanalysatorsexit slit of the energy analyzer
2323
Strahlenbündel des parallel analysierten EnergieintervallsBeam of the parallel analyzed energy interval
2424
Strahlenbündel des parallel analysierten WinkelintervallsBeam of the parallel analyzed angular interval
2525
Retardierungsnetze zur Unterdrückung der inelastisch gestreuten ElektronenRetardierungsnetze for suppression the inelastically scattered electrons
2626
segmentiertes Streutargetsegmented scattering target
Δα θΔα θ
Winkeldivergenz des einfallenden Zentralstrahlsangular divergence of the incident central ray
ΔθΔθ
Winkeldivergenz der Randstrahlen des einfallenden Elektronenstrahlsangular divergence the marginal rays of the incident electron beam
DD
Strahldurchmesser am StreutargetBeam diameter on the scattering target
Ee
Elektronenenergieelectron energy
ΦΦ
Winkel im Elektronenspektrometerangle in the electron spectrometer
PP
Analysierte Komponente des Polarisationsvektorsanalyzed Component of the polarization vector
Mp M p
Parallele Komponente der Magnetisierung eines ferromagnetischen Streutargetsparallel Component of magnetization of a ferromagnetic scattering target
Ms M s
Senkrechte Komponente der Magnetisierung eines ferromagnetischen Streutargetsvertical Component of magnetization of a ferromagnetic scattering target
BB
Magnetfeld senkrecht zur Zeichenebenemagnetic field perpendicular to the drawing plane

Claims (22)

Verfahren zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronen-Spinpolarisation im Strahlengang eines parallel abbildenden Elektronenmikroskops, umfassend ein polarisationssensitives Streutarget (1) und eine Anordnung (2, 3) zur elektronenoptischen Strahlführung, wobei die laterale Verteilung des Spinpolarisationsgrades der Elektronen im aufgeweiteten Strahl durch das polarisationssensitive Streutarget (1) simultan analysiert und durch eine elektronenoptische Rundlinse (3) auf dem Bilddetektor (4) des Mikroskops sichtbar gemacht wird.Method for the spatially resolved analysis of electron spin polarization in the beam path of a parallel imaging electron microscope, comprising a polarization-sensitive scattering target ( 1 ) and an arrangement ( 2 . 3 ) for electron optical beam guidance, the lateral distribution of the degree of spin polarization of the electrons in the expanded beam being determined by the polarization-sensitive scattering target (US Pat. 1 ) and simultaneously analyzed by an electron-optical round lens ( 3 ) on the image detector ( 4 ) of the microscope is visualized. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streutarget (1) und die Strahlführung so positioniert und justiert sind, dass auf dem Bilddetektor (4) des Mikroskops ein spingefiltertes elektronenoptisches Bild der Probe zur Abbildung kommt.Method according to claim 1, characterized in that the scattering target ( 1 ) and the beam guide are positioned and adjusted so that on the image detector ( 4 ) of the microscope a spin-filtered electron-optical image of the sample comes to the image. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streutarget (1) und die Strahlführung so positioniert und justiert sind, dass auf dem Bilddetektor (4) des Mikroskops ein spingefiltertes elektronenoptisches Beugungsbild, d. h. die spingefilterte Impulsverteilung der von der Probe emittierten Elektronen, zur Abbildung kommt.Method according to claim 1, characterized in that the scattering target ( 1 ) and the beam guide are positioned and adjusted so that on the image detector ( 4 ) of the microscope a spin-filtered electron optical diffraction pattern, ie the spin filtered impulse distribution of the emitted electrons from the sample, comes to the image. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine energie- oder flugzeitgefilterte Elektronenverteilung lateral aufgelöst analysiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an energy or time-of-flight filtered electron distribution laterally resolved is analyzed. Verfahren zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronen-Spinpolarisation im Strahlengang hinter dem Strahlaustritt eines Elektronenspektrometers, umfassed ein polarisationssensitives Streutarget (1) und einen ortsauflösenden Detektor (18), wobei durch das polarisationssensitive Streutarget die laterale Verteilung des Spinpolarisationsgrades der Elektronen hinter dem Strahlaustritt des Spektrometers simultan analysiert wird und auf dem ortsauflösenden Detektor (18) sichtbar gemacht wird.Method for the spatially resolved analysis of the electron spin polarization in the beam path behind the beam exit of an electron spectrometer, comprising a polarization-sensitive scattering target ( 1 ) and a spatially resolving detector ( 18 ), whereby the lateral distribution of the degree of spin polarization of the electrons behind the beam exit of the spectrometer is analyzed simultaneously by the polarization-sensitive scattering target and on the spatially resolving detector ( 18 ) is made visible. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen durch eine Transferlinse (2) hinter dem Strahlaustritt des Elektronenspektrometers auf das Streutarget abgebildet werden.Method according to Claim 5, characterized in that the electrons are conveyed through a transfer lens ( 2 ) are imaged behind the beam exit of the electron spectrometer on the scattering target. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen durch eine Transferlinse (3) hinter dem Streutarget auf den ortsauflösenden Detektor (18) abgebildet werden.Method according to one of Claims 5 and 6, characterized in that the electrons are conveyed through a transfer lens ( 3 ) behind the scattering target on the spatially resolving detector ( 18 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinpolarisationsverteilung innerhalb eines Energieintervalls in der Art einer eindimensionalen Mehrkanal-Detektion simultan analysiert wird.Method according to one of claims 5-7, characterized that the spin polarization distribution within an energy interval is analyzed simultaneously in the manner of one-dimensional multi-channel detection. Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinpolarisationsverteilung innerhalb eines Winkelintervalls in der Art einer eindimensionalen Mehrkanal-Detektion simultan analysiert wird.Method according to one of claims 5-7, characterized in that the spin polarizations distribution within an angular interval in the manner of a one-dimensional multi-channel detection is analyzed simultaneously. Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinpolarisationsverteilung innerhalb eines streifenförmigen Ortsintervalls der Probe in der Art einer eindimensionalen Mehrkanal-Detektion simultan analysiert wird.Method according to one of claims 5-7, characterized that the spin polarization distribution within a stripe-shaped spatial interval the sample in the manner of a one-dimensional multi-channel detection is analyzed simultaneously. Verfahren nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinpolarisationsverteilung innerhalb eines Energie- und Winkel-(oder Orts-)Intervalls in der Art einer zweidimensionalen Mehrkanal-Detektion simultan analysiert wird.Method according to one of claims 5-7, characterized that the spin polarization distribution is within an energy and angular (or spatial) interval in the manner of a two-dimensional multi-channel detection simultaneously is analyzed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet dass der ortsauflösende Detektor (18) die gestreuten Elektronen als einzelne Zählereignisse, als Strom oder als Helligkeitsverteilung auf einem Leuchtschirm nachweist.Method according to one of claims 1-11, characterized in that the spatially resolving detector ( 18 ) detects the scattered electrons as single counting events, as a current or as a brightness distribution on a fluorescent screen. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet dass die zur Polarisationsanalyse ausgenutzte Streuasymmetrie auf dem bekannten Prinzip der Mottstreuung an einem Streutarget (1) mit hoher Ordnungszahl basiert.Method according to one of claims 1-12, characterized in that the scattering asymmetry utilized for the polarization analysis is based on the known principle of mottling on a scattering target ( 1 ) based on high atomic number. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet dass die zur Polarisationsanalyse ausgenutzte Streuasymmetrie auf dem bekannten Prinzip der spinabhängigen Niederenergie-Elektronenbeugung bzw. -Streuung an einem einkristallinen oder polykristallinen Streutarget (1) oder einer dünnen Schicht basiert.Method according to one of Claims 1-12, characterized in that the scattering asymmetry utilized for the polarization analysis is based on the known principle of spin-dependent low-energy electron diffraction or scattering on a monocrystalline or polycrystalline scattering target ( 1 ) or a thin layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet dass die zur Polarisationsanalyse ausgenutzte Streuasymmetrie auf dem bekannten Prinzip der Austauschstreuung an einem ferromagnetischen Streutarget (1) oder einer dünnen ferromagnetischen Schicht basiert.Method according to one of Claims 1-12, characterized in that the scattering asymmetry utilized for the polarization analysis is based on the known principle of exchange scattering on a ferromagnetic scattering target ( 1 ) or a thin ferromagnetic layer. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet dass die Richtung der Magnetisierung des ferromagnetischen Streutargets (1) bzw. der Schicht durch eine Magnetisierungseinrichtung (13) umgepolt oder um 90° gedreht wird, so dass zwei zueinander orthogonale Komponenten des Spinpolarisationsvektors analysiert werden können.Method according to claim 15, characterized in that the direction of magnetization of the ferromagnetic scattering target ( 1 ) or the layer by a magnetization device ( 13 ) is reversed or rotated 90 ° so that two mutually orthogonal components of the spin polarization vector can be analyzed. Anordnung zur elektronenoptischen Strahlführung in einem parallel abbildenden Elektronenmikroskop zur ortsauflösenden Analyse der Elektronenspinpolarisation, umfassend ein polarisationssensitives Streutarget (1), sowie eine elektronenoptische Transferlinse (3) strahlabwärts des Streutargets zur Strahlaufweitung und Abbildung.Arrangement for electron-optical beam guidance in a parallel-imaging electron microscope for spatially resolving analysis of the electron spin polarization, comprising a polarization-sensitive scattering target ( 1 ), as well as an electron-optical transfer lens ( 3 ) downstream of the scattering target for beam expansion and imaging. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Strahlführung ein magnetisches oder elektrisches Sektorfeld zur Strahlablenkung (16) beinhaltet.Arrangement according to claim 17, characterized in that the arrangement for beam guidance a magnetic or electric sector field for beam deflection ( 16 ) includes. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Streutarget (1) in oder in der Nähe einer Zwischenbildebene, einer Beugungsebene oder in einem Bereich paralleler Strahlführung positioniert ist.Arrangement according to claim 17 or 18, characterized in that the scattering target ( 1 ) is positioned in or near an intermediate image plane, a diffraction plane or in a region of parallel beam guidance. Anordnung zur ortsaufgelösten Analyse der Elektronenspinpolarisation im Strahlengang hinter dem Strahlaustritt eines Elektronenspektrometers, umfassend ein polarisationssensitives Streutarget (1) und einen ortsauflösenden Detektor (18), wobei durch das polarisationssensitive Streutarget (1) die laterale Verteilung des Spinpolarisationsgrades der Elektronen hinter dem Strahlaustritt des Spektrometers simultan analysiert wird, und auf dem ortsauflösenden Detektor (18) sichtbar gemacht wird.Arrangement for the spatially resolved analysis of the electron spin polarization in the beam path behind the beam exit of an electron spectrometer, comprising a polarization-sensitive scattering target ( 1 ) and a spatially resolving detector ( 18 ), whereby the polarization-sensitive scattering target ( 1 ) the lateral distribution of the degree of spin polarization of the electrons is analyzed simultaneously behind the beam exit of the spectrometer, and on the spatially resolving detector ( 18 ) is made visible. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (11) im Strahlengang der Transferlinse (3) hinter dem Streutarget (1) zur Begrenzung des Winkel- und Energieintervalls der gestreuten Elektronen eingefügt ist.Arrangement according to claim 20, characterized in that a diaphragm ( 11 ) in the beam path of the transfer lens ( 3 ) behind the scattering target ( 1 ) is inserted to limit the angular and energy intervals of the scattered electrons. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Streuarget (1) mehrere Segmente auf verschiedenen elektrischen Potentialen aufweist, so dass ein größeres Energie- und Winkelintervall mittels Niederenergiebeugung an einem einkristallinen Streutarget simultan analysiert werden kann.Arrangement according to claim 20, characterized in that the scattering target ( 1 ) has a plurality of segments at different electrical potentials, so that a larger energy and angular interval can be analyzed simultaneously by means of low-energy diffraction on a monocrystalline scattering target.
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