《科儀新知》243 期,取得優異電子顯微鏡影像的關鍵「先進 TEM 試片製備技術」專題
2025/07/02
鑒於先進半導體技術的推進,產學研界有大量的檢測需求。其中,穿透式電子顯微鏡 (transmission electron microscope, TEM) 是透過高能電子束穿透厚度低於 100 奈米的試片,並藉由電子與試片內部結構間不同程度的散射,來進行觀測與分析。試片的厚度、表面平整度,以及在製備過程中所產生的內應力,皆會對最終分析結果產生顯著影響,因此,優良的試片製備技術可說是 TEM 檢測成功的關鍵所在。緣此,《科儀新知》邀請國立清華大學工程與系統科學系-陳健群副教授擔任客座主編規劃「先進 TEM 試片製備技術」專題,邀集來自不同領域的學者與專家,分享他們在試片製備技術上的研究成果,以進一步促進奈米尺度分析儀器的應用與發展。
本期我們特別邀請到亞太地區最大半導體材料檢測公司-閎康科技股份有限公司的謝詠芬董事長,擔任「人物專訪」的嘉賓,與讀者分享她的研究與創業歷程。透過專訪我們了解謝董事長是如何在不被眾人看好的情況下,大膽地購買地表最昂貴的檢測儀器進行創業,善用學經歷幫助客戶解決問題,獲得國際大廠信賴。訪談間,謝董事長說話節奏暢快、妙趣橫生,說到自己創業過程所面臨的危機處理是堅毅果斷,對待客戶又是有情有義,十足俠女性格。甚至將 Outsourcing Lab與 In-house Lab 檢測,以市井俗話的比喻「站壁」與「正宮」相互比擬,帶領閎康科技形塑出特殊的商業模式,進行營運、創造價值。
專題內容首先由國立清華大學材料科學工程學系-闕郁倫教授團隊為讀者介紹「穿透式電子顯微鏡試片製備技術:從早期機械加工到現代奈米科技的演進」,其後國立陽明交通大學材料系-鍾采甫助理教授團隊透過「穿透式電子顯微鏡金屬材料試片製備技術」一文介紹傳統樣品的製備技術,包括金屬塊材的切割、金屬薄片試片研磨、雙噴電解拋光機及聚焦氬離子束儀器等步驟,並深入探討每個步驟中可能遇到的困難、製程控制細節及相關問題的可能解決方法。
隨著科學需求與技術創新的相互推動,提升了試片品質與製備效率,亦擴展了 TEM 在材料科學與其他領域的應用研究。國研院國家儀器科技研究中心-蕭健男技術副總監則與團隊共同撰文「會聚型氬離子束減薄拋光系統製備穿透式電子顯微鏡試片應用研究」,說明如何使用氬氣作為工作氣體,以電子碰撞解離氬氣產生氬離子電漿後,氬離子電漿持續掃瞄樣品表面,達到試片表面清潔、試片厚度薄化的效果,並優化穿透式電子顯微鏡電子束之穿透品質。國立清華大學工程與系統科學系-陳健群副教授等人則以「整合三維電子斷層與原子針尖分析技術的針狀樣品製備方式」一文說明針狀試片的製備流程,並探討其與傳統 TEM 試片製備方法的差異,如何提升三維原子級顯微分析的精度與可靠性。中央研究院化學研究所-章為皓副研究員團隊,則以「Cryo-TEM 的先進試片製備技術」說明冷凍電子顯微鏡技術為結構生物學研究的關鍵平台,系統性探討試片製備技術的發展歷程與挑戰以及當前試片製備技術的發展狀況,避免目標生物顆粒與空氣-水介面 (air-water interface, AWI) 的接觸以及實現對均勻冰層厚度的精確控制是當前致力的目標。國立陽明交通大學材料科學與工程學系-吳文偉教授與國立聯合大學材料科學工程學系-陳睿遠副教授等人則共同撰文「先進TEM 試片製備技術:液態穿透式電子顯微鏡試片開發與發展」,介紹其團隊所開發的一體成型液態穿透式電子顯微鏡試片,在厚度、密封性、安裝及應用等面向均優於現行技術,並將此技術應用於氧化鋅奈米線與金-氧化亞銅核殼奈米晶體的生長研究,展示液態穿透式電子顯微鏡在材料科學中的應用潛力。本專題亦邀請業界閎康科技股份有限公司研發中心-陳弘仁處長透過「K-kit—應用於奈米溶液原位電子顯微鏡分析的創新微晶片」介紹創新的微型液池晶片「K-kit」,可利用毛細力快速載入溶液,適用各種 TEM 設備,並可透過濕式負染提升奈米粒子影像對比度,實現高品質之液態樣品電子顯微鏡影像觀測。
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