Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis von Oberflächenwellen mit einer Korpuskularsonde nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein entsprechendes Verfahren.

Laufende Oberflächenwellen sollen mit einem Korpuskularstrahl sichtbar gemacht werden.

Es ist bekannt, laufende Oberflächenwellen mit Hilfe eines Elektronenstrahl-Meßgeräts nach der Methode des Potentialkontrasts nach dem Sampling-Prinzip sichtbar zu machen (H.P. Feuerbaum et al, Scanning Electron Micro- scopy/1980/I, 503-508). Bei dieser bekannten Methode zur Sichtbarmachung von laufenden Oberflächenwellen wird ein Elektronenstrahl mit Hilfe eines Strahlaustastsystems synchron mit der Frequenz der laufenden Oberflächenwellen gepulst. Bilder von laufenden Oberflächenwellen, die mit einem solchen bekannten Verfahren gewonnen worden sind, zeigen die Ausbreitung dieser Oberflä- chenwellen zu einer bestimmten Phase des periodischen Vorgangs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich- tung der eingangs genannten Art und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, die gegenüber dem bekannten Sampling-Verfahren eine Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit um einige Größenordnungen erlauben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach dem Anspruch 2 gelöst. Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in der Beschreibung und der Zeichnung dargestellt.

Die Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Sichtbarmachung von Oberflächenwellen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für eine erfindungsgemäße Sichtbarmachung von Oberflächenwellen SAW ist in der Figur dargestellt. Ein Frequenzsynthetisator SH erzeugt eine beliebig wählbare Schwingung, mit der sowohl die Probe PR zur Bildung von laufenden Oberflächenwellen SAW angeregt wird als auch der lock-in-Verstärker LIV angesteuert wird. Ein Frequenzsynthetisator SH ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von nahezu oberwellenfreien Schwingungen mit sehr hoher Frequenzkonstanz. Ein Frequenzsynthetisator SH leitet die synthetisierten Frequenzen durch Vervielfachung oder durch Teilung von der Frequenz eines Normalfrequenzgenerators ab. Ein Frequenzsynthetisator SH dient z.B. für Meßzwecke oder zur Ansteuerung von Sendern, deren Frequenz häufig gewechselt werden muß.

Die vom Frequenzsynthetisator SH zur Probe PR übermittelte Schwingung wird zwischendurch noch durch einen Verstärker VS verstärkt. Die vom Frequenzsynthetisator SH erzeugte Schwingung wird zum lock-in-Verstärker LIV über den Eingang RV am lock-in-Verstärker LIV für die Referenzspannung übermittelt. Oberflächenwellen SAW können auf der Probe PR beispielsweise durch Fingerwandler hervorgerufen werden, die mit einer bestimmten Frequenz vom Frequenzsynthetisator SH angesteuert werden.

Der ständig eingeschaltete Primär-Elektronenstrahl PE rastert einen Teil der Oberfläche der Probe PR ab und löst dabei auf der Probe PR Sekundärelektronen SE aus. Die Zahl der am Detektor DT nachgewiesenen Sekundärelektronen SE variiert dabei nach der Methode des Potentialkontrasts mit dem Potential am jeweiligen Meßpunkt, auf den gerade der Primär-Elektronenstrahl PE gerichtet ist. Die Sekundärelektronen SE lösen im Detektor DT über einen Szintillator ein Sekundärelektronen-Signal aus. Dieses Sekundärelektronen-Signal wird in einem Fotomultiplier PM weiterbehandelt und dann verstärkt. Nach Verstärkung des Sekundärelektronen-Signals in der schnellen Szintillator-Fotomultiplier-Kombination nach der Figur werden die durch Oberflächenwellen SAW verursachten Signalschwankungen im Sekundärelektronen-Signal mit dem lock-in-Verstärker LIV nachgewiesen. Ein solches erfindungsgemäßes Verfahren erlaubt gegenüber dem aus der obengenannten Literaturstelle bekannten Sampling-Verfahren eine Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit von Signalschwankungen im Sekundärelektronen-Signal um Größenordnungen. Das im lock-in-Verstärker LIV nachgewiesene Meßsignal kann beispielsweise auf einen Monitor MO in Abhängigkeit von der Position des Primär-Elektronenstrahls PE auf der Probe PR sichtbar gemacht werden. Beim Abrastern eines Teiles der Oberfläche der Probe PR erhält man dann auf den Schirm des Monitors MO ein Potentialkontrastbild der Signalschwankungen im Sekundärelektronen-Signal., die durch Oberflächenwellen SAW hervorgerufen worden sind. Über ein solches Potentialkontrastbild auf dem Monitor MO können dann die jeweiligen Oberflächenwellen SAW sichtbar gemacht werden.

Als lock-in-Verstärker kann beispielsweise ein Ithaco Dynatrac model 391A verwendet werden. Der lock-in-Verstärker LIV läßt nur solche Teile des Meßsignals auf dem Schirm des Monitors MO sichtbar werden, die dieselbe Frequenz aufweisen wie die auf einer geeigneten, beispielsweise piezoelektrischen, Oberfläche der Probe PR angeregten Oberflächenwellen SAW, weil genau dieselbe Schwingung, mit der die Oberflächenwellen SAW auf der Probe PR angeregt werden, auch am ReferenzspannungsEingang RV des lock-in-Verstärkers LIV angelegt wird. Ein erfindungsgemäßes Verfahren benötigt beispielsweise im Gegensatz zum genannten Stand der Technik kein gepulstes Strahlaustastsystem. Der lock-in-Verstärker LIV läßt auf dem Monitor MO die Amplitude desjenigen Signalanteils im Sekundärelektronen-Signal sichtbar werden, der genau dieselbe Frequenz wie die Oberflächenwellen SAW aufweist. Auf dem Monitor MO wird also im Gegensatz zum genannten Stand der Technik nicht eine Phase von periodischen Vorgängen sichtbar, sondern es wird diejenige Amplitude als Funktion der abgerasterten Meßpunkte auf der Oberfläche der Probe PR sichtbar gemacht, die zu dem Signalanteil des Sekundärelektronen-Signals gehörte, der genau dieselbe Frequenz wie die Oberflächenwellen SAW besitzt. Schwankungen innerhalb dieser Amplitude in Abhängigkeit von den abgerasterten Meßpunkten auf der Oberfläche der Probe PR können mit einem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer sehr hohen Nachweisempfindlichkeit ermittelt werden.

Der Primär-Elektronenstrahl PE kann beispielsweise mit 2,5 kV beschleunigt werden. Bei dieser Beschleunigungsspannung werden isolierende Kristalle, bei denen Oberflächenwellen SAW angeregt werden können, nicht aufgeladen. Der Primär-Elektronenstrahl PE kann einen Durchmesser von 1,2_/um aufweisen, womit ein Strahlstrom von 10^-7A erreicht wird.