TEM 穿透式電子顯微鏡
穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope, TEM）），或稱透射式電子顯微鏡，是一種利用高能電子束穿透超薄樣品並形成影像的高解析顯微分析技術。由於電子束的波長遠小於可見光，因此 TEM 的解析度可達奈米甚至原子尺度，使其成為觀察材料內部微結構、晶格排列與奈米級缺陷的重要工具。
在半導體製程、奈米材料研究與電子元件失效分析中，TEM 能夠直接觀察材料內部結構，例如晶體排列、界面結構、位錯（Dislocation）與晶界（Grain Boundary），並可進一步進行奈米尺度元素分析。透過 TEM 的高解析影像與材料分析能力，研究人員可以深入了解材料特性與元件結構，對於先進製程開發與產品可靠度評估具有關鍵作用。
穿透式電子顯微鏡（TEM）主要是利用高能電子束穿透厚度極薄的樣品（通常小於 100 nm），並藉由電子與材料原子之間的散射與繞射作用形成影像。當電子束穿過樣品時，會產生透射電子、散射電子與繞射電子等訊號，透過電磁透鏡系統聚焦與成像後，可觀察材料的微細結構與晶體排列，為提升電子束亮度與影像解析能力，TEM 設備多採用六硼化鑭電子槍（LaB6）或場發射電子槍（Field Emission Gun, FEG），場發射電子槍具有高亮度與低能量散佈的特性，使 TEM 影像解析度可達原子級別，能夠清晰觀察奈米材料與晶格結構。
TEM 可搭配多種材料分析技術，透過這些分析技術，TEM 不僅能提供高解析影像，亦能進行奈米尺度元素分析與晶體結構解析。
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能量散射型 X 光能譜分析儀或稱能量散射X射線譜（Energy-dispersive X-ray spectroscopy，英文縮寫有EDS、EDX、EDXS或XEDS)
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電子能量損失光譜（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）
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選區電子繞射（Selected Area Electron Diffraction, SAED）
掃描穿透式電子顯微鏡（scanning transmission electron microscope, STEM）是搭配電子束掃描功能及不同偵測來成像的技術。所搭配的偵測器包括高角度環形暗場偵測器 (HAADF, High-Angle Annular Dark Field)，低角度環形暗場偵測器 (LAADF, Low-Angle Annular Dark Field)，明場偵測器 (BF, Bright Field)等等偵測器的成像技術。STEM搭配HAADF detector可以產生和成份相關的原子序對比(Z-contrast)的影像。
近年來，設備供應商如 Bruker、Thermo Fisher Scientific（原 FEI）與 JEOL 等，已開發出大面積 EDX 偵測器與多偵測器配置系統，使元素偵測效率大幅提升，元素偵測靈敏度可低於 0.1%，大幅提升 TEM 在奈米尺度材料分析上的能力。
- 奈米結構與晶格觀察：TEM 可直接觀察奈米至原子尺度的材料晶格結構，用於分析材料晶體排列、位錯（Dislocation）、晶界（Grain Boundary）與缺陷結構。
- 薄膜與介面結構分析：可對多層薄膜結構進行高解析橫截面觀察，分析金屬層、介電層與半導體材料界面品質。
- 元素組成與奈米尺度成分分析：透過 EDX 或 EELS 分析，可對奈米尺度區域進行元素鑑定與分佈分析，判斷材料組成及污染來源。
- 半導體製程缺陷分析：可觀察先進製程元件中的微細缺陷，例如晶格缺陷、界面缺陷或奈米尺度材料變化。
- 材料研究與奈米材料分析：TEM 在奈米材料、金屬合金、薄膜材料與先進功能材料研究中具有重要應用價值。
閎康科技長期深耕半導體材料分析與失效分析領域，建立完整的 TEM 分析能力，透過高解析 TEM 設備與完整分析平台，閎康科技能夠深入解析材料微結構與奈米尺度缺陷，協助客戶提升產品可靠度並加速先進製程開發。
- 高解析 TEM 分析能力：可提供奈米至原子尺度的微結構觀察與晶格分析。
- 精密樣品製備技術：搭配 FIB 與離子研磨等技術，可製備高品質超薄樣品。
- 先進元素分析平台：結合 EDX 與 EELS 技術，提供奈米尺度材料成分與化學分析。
- 跨技術整合分析能力：TEM 可與 SEM、FIB、X-ray、SAT 及電性量測等分析技術整合，建立完整的失效分析流程。
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高解析晶格結構觀察（Atomic Resolution Imaging）
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晶體繞射分析（Selected Area Electron Diffraction, SAED）
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微區元素分析（EDX / EDS）
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奈米尺度元素分佈分析（Elemental Mapping）
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化學鍵結與電子結構分析（EELS）
在 TEM/EDX 分析中，元素比例可能受到多種因素影響，如：試片厚度差異、元素吸收效應、偵測器幾何位置、電子束散射範圍，因此EDX 分析結果通常用於 元素組成趨勢判斷。若需更接近理論比例，可透過試片厚度校正或標準樣品校正進行調整。
1. 元素濃度約 5 wt% 以上即可穩定偵測。
2. 在高靈敏度偵測器與最佳分析條件下，可進一步提升元素分析能力。
1. 當試片厚度約 100 nm 時，可製備約 10 × 10 μm 的觀察區域
2. 若試片厚度較厚（約 800–900 nm），則可製備約 25 × 12 μm 的觀察範圍
實際可製備範圍仍需依材料性質與樣品結構進行調整。
當待測材料的膜層厚度或晶粒尺寸 大於 200 nm 時，可使用 SAD 分析晶體結構，若晶粒尺寸 小於 200 nm，則可改用 奈米束繞射（Nanobeam Diffraction, NBD）。NBD 的電子束尺寸約為 3–5 nm，適合進行奈米尺度晶體結構分析。
