电子显微技术观察手机里有什么

　　手机是诺基亚3310型，几乎有10年了，但是许多未来手机也是在这个基础上设计的。

　　首先打开手机后盖，揭露电路板，去掉金属保护层，选择那些可以找到更多感兴趣和有更多细节可检测，可以放大的作为调查对象。我们检测的第一个元件是键盘后面的发光二极管之一，随后着眼于一个微芯片。检测完这些元件后，我们将决定那些元件对对调查最令人感兴趣，我们就选择他们。

　　发光二极管

　　去除手机封盖后，检查电路板，我们决定更详细的检查一个元件。我们首先选择了一个发光二极管。这个主要用于，在摁键盘时和在收到电话时照亮键盘。首先从电路板上拆下一个LED，安放在一个新的电路板中以便我们可以更容易的检测。

光学显微镜下的LED

　　光学显微镜下的LED

　　核查这个LED仍然可以工作，我们把它放在光学显微镜下，给它通过各种电压，看是否点亮，是否和LED表现相同。下面是在不太难过电压下的照片。

　　这里能看到LED表现符合我们的预期，一旦超过3v电压通过LED，显而易见的发出大量光。

　　我们于是把LED放在扫描电镜中，检测更多细节，试着鉴定其组成成分。

　　LED在SEM下

　　在光学显微镜下检测LED后，我们使用扫描电镜，进一步检测它的细节，鉴定组成元素成分。

　　我们将样品旋转90°后，我们看到一条确定线在LED侧面，我们选择这个进一步调查，看看这条线的每一面的材料中是否有区别。我们通过这个线执行了一个线扫描程序，但是在关注点上没有发现任何区别。这个确定一个事实，线的任何一面元素成分没有差别，或者如果有差别，我们可能也探测器不到，因为它只有非常少量的掺杂。

在透射电子显微镜TEM下的LED

　　测完SEM，我们使用TEM检查。在检测前，需要先制备LED，以适合TEM检测需要。这需要砂纸打磨，研磨直到小于几个微米厚。

小于几个微米厚的LED

　　一个可以看到样品有多么薄的是在边缘附近，显现干涉图样，由样品上反射的光和样品边界表面上的光干涉引起的。这告诉我们，样品厚度和光的波长相似，或者在那一点是几倍波长的厚度。样品必须达到这么薄，才能适合TEM工作。

在LED上的干涉花样

　　我们将LED放入透射电镜TEM中，使用比先前高很多的放大倍数检测。

从TEM上获得的第一张图像主要显示给我们样品上面的污染物

　　我们进一步放大，我们看到叠栅条纹在污染物中出现。

　　我们可以获得一个电子衍射花样来帮助我们揭示原子晶格空间间距。

　　微芯片

　　我们检测的手机第二个元件是一个微芯片。手机电路板中有四个，我们选择一个，首先使用光学显微镜获得一些图像，如下图。

　　这些图像显示，使用光学显微镜进一步放大，微芯片显示越来越多细节

　　在透射电镜中的芯片

　　我们使用LED同样的透射电镜样品制备方法，我们放入的样品图像显示如下，光学显微镜拍摄

　　我们将检测样品的顶部区域，看这个晶体管。

　　下面是我们使用TEM观察芯片上的晶体管获得第一张图。这是一张很低的放大倍数，只有4000倍，在我们进一步放大前，显示元件的各部分。你可以看到不同的源和渠，伴随用来控制电流的门。也可以看到不同的层，不同的氧化物层生长在硅片上。

　　下面哪的图片是10000倍，显示晶体管的发射源，两边带有门。

　　下面图像5万倍，显示嵌入层顶部的发射源。

　　下面的图像显示一个门，附近的硅片缺陷。这个来源于制造过程。

　　下图显示门更大的细节,在多晶硅门和硅基片之间有一个间隙，作为一个平行板电容器，可以用来操纵周围的电场。

　　在门的顶部覆盖一层金属提高门的导电性。

　　最后图片，放大50万倍，这里我们可以测量间隙尺度是19.6nm，大约200个原子厚度。通常间隙越小，门的作用越好，但门工作在太高的电压，这比当前的标准落后10年。

表面声波装置

　　我们检测的下一个装置是表面声波装置(SAW)。这个装置用来提取特殊频率的波，渐次减弱其他频率的波，因此只有需要的频率，没有背景波被提取。用在手机上更便宜更小，比其他诸如石英晶体替代物更好。

光学显微镜下的SAW装置

　　这个装置通过在需要波的频率下上下机械振荡来工作的。在这个频率下，它可以提取波，但其他频率的波得到吸收。下图是使用光学显微镜从一个角度拍摄的图像，显示不同的颜色传感器线，突出电极之间的不同间距，和不同的频率波相符合。

突出不同电极间距的SAM装置

　　下图显示传感器的末端的缓冲器，没有连接在传感器的剩余部分。这用来在末端渐次减弱阻止其继续。

　　下面的图片扫描电镜的图像，突出显示没有连接，我们可以看到在充电末的缓冲器。

　　右侧的缓冲器比SAW其余部分更快的而充电

　　SAW化学成分

　　使用扫描电镜中的X射线能谱，检测SAW装置的化学组成。首先看装置周围的金属，然后是中部的基体，结果显示如下。

　　能谱图显示含有氧，铝，硅，钽。然而硅的主峰也显示包含一个铝的特征峰。由此，我们不能完全确认是否含有硅，但相当肯定其他三种元素存在。我们使用电脑软件生成一个图，在同一x射线分析条件下将材料是什么的图，到底有没有。确认硅是存在的。使用谱峰核查功能。

　　基体分析显示相似的结果，包含和前面相同的峰  ，但依然对硅是否存在不能下结论，但在基体的其他部分暗示硅也存在。


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