近10年来，发光二极体产业在台海两岸蓬勃发展，台湾制造生产的化合物半导体磊晶晶片产量，高占世界总产量的七成以上，其中以白光应用的氮化镓/氮化铟镓（ GaN / InGaN）磊晶层长在蓝宝石（Sapphire, Al2O3）晶片上是为主流。
下图(a) 是GaN / InGaN的多层量子井结构（Multiple Quantum Well, MQW）的TEM影像，通常其厚度都只在20-30 Å / 60-70 Å之间，需要在特定的晶轴方向，如（b）所示，方能显现出最佳对比；但是低倍率影像（a）的绕射像对比（Diffraction Contrast）似乎比较有利于厚度的量测；在原子影像（c）的相对比（Phase contrast），反而不易定量的作厚度量测。
白光LED的量子井多层状结构 (a) 低倍率TEM影像；(b) 晶轴为: [ ]的电子绕射图 |
(c) 高解析原子影像 (HREM) |
因为LED内量子井层状磊晶层的厚度只有20-30 Å，其成份鉴定在传统的SEM/EDX分析无法做到，TEM/EDX因电子束斑（probe size）可以聚焦到1 nm以下，因此非常薄层的成份鉴定变得容易多了。
2010年以来，设备厂商改善了电子枪（FE-Gun）的发射效率，同时制造了EDX接收器的面积到100 mm2以上，甚至可以同时加装四组侦测器在TEM主枪体四周，因此EDX的成份侦测效率大幅提高；我们以同样的白光LED量子井（Multiple Quantum Well, MQW）和超晶格（Superlattice, SL）分析为例，下图即是用最新型机台分析的结果。
在下图（b）中，我们看到MQW全成份的Ga和N，可以维持在良好的近于50对50的化学平衡比率（Stoichiometric ratio），而次要成份的Al和In的元素比例接近1 -2 %，这是传统EDX的侦测极限。
在（c）中，我们更进一步的鉴定超晶格（Superlattice, SL）的次要成份In，在这个范例中，我们做到In比例在0.5 %以下，这已突破过去的EDX分析极限，可以和Auger分析能力相比拟。
白光LED量子井（Multiple Quantum Well, MQW）和超晶格（Superlattice, SL）TEM / EDX的成份分析 (a) TEM / STEM影像进行EDX直线扫描成份变化 (b) 量子井 (MQW) 內，Al、In、Ga、N的成份比例变化图 (c) 超晶格 (SL) 內，In、Ga、N的成份比例例变化图 |
在过去TEM/EDX 和SIMS 的侦测极限相差非常大，实在不易相提并论；现今因仪器系统的精进和数据处理软体的发展，两个分析技术在LED磊晶的主成份分析上得到非常好的关联性。
我们将两套技术分别应用在多层量子井的分析上，如下图所示，铝和铟的成份变化有非常好的一致性，对于周期性的多层量子井的解析度不相上下，甚至于对深层的铝层鉴定，因为TEM/EDX是对横截面试片直接作线形扫描，更是免去了SIMS纵深分析会有溅蚀弹坑（Crater）造成的侧壁效应（sidewall effect），在深度底层的厚度量测上更准确。
利用不同的解析方式來比较元素分布的特性 (a) TEM/EDX 线性扫描 (b) SIMS 纵深分布图 |
TEM/EDX和SIMS的分析数据，以电脑软体分别输出后，再做个别元素一对一比较，可以看出TEM/EDX分析与SIMS分布有非常完美的对应 (a) Al 元素, TEM/EDX 线性扫描与 SIMS 纵深分布图 (b) TEM 明场像高倍率照片 (c) In 元素，TEM/EDX 线性扫描与 SIMS 纵深分布图，两种分析法有完美的一致性 |
