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電子能量損失能譜（Electron Energy Loss Spectroscopy, EELS）是裝設在TEM下的高階成份分析檢測儀器 |
常有人問，它和一般常用的EDS到底有何差異？ 使用EELS的時機為何？
事實上，EELS和EDS在輕重元素分析上是互補的關係，甚至在某些功能上超越EDS，另外還具備EDS沒有的能力。下表清楚的列出EELS和EDS的差異，接下來我們就來看看這些差異性的實際應用，如此就可以輕易地判斷出使用EELS的時機了！
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能量解析度 Energy Resolution |
有時我們會發現Si和W的訊號重疊，偏偏半導體製程中，這兩種元素皆是主要的材料，這時要如何分辨這兩種元素呢？
當然會有其它的判斷方法，但並不是每個重疊的元素組合可以輕易的辨別出來，而EELS的能量解析度可低至1eV以下，可以說是沒有分辨元素的困擾。
EDS data中，Si和W的peak很接近，只看此峰值有無法分辨哪種元素的問題，需再輔以其它峰值或製程結構判斷 |
EELS的Si和W能譜線不同 |
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空間解析度 Spatial Resolution |
很多人有這個疑問，為何做EDS時不管是搭配SEM還是TEM，它的解析度無法像拍照那樣好 ?
基於物理的限制，此情形在所難免，但EELS在優異空間解析度的表現下，極薄的層次無所遁形，尤其先進製程與特殊結構日益普遍，透過EELS linescan 或 mapping，薄層層次一目瞭然。
EDS 結果無法清楚的辨別層次 |
EELS 結果證明絕緣層為SiON與SiO2組成 |
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輕元素分析能力 Superior Sensitivity in Light Element |
受限於機台架構，EDS在輕元素偵測的能力不若重元素， EELS在這方面彌補了EDS之不足，因此若分析的結構中含有C, N, O或其它輕元素之層次，那麼EELS絕對是考慮的選項。
 C, N, O 在EELS mapping上有較明確的界限與偵測能力 (a) HAADF 影像 (b) EDS mapping (c) EELS mapping |
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化學態 Chemical State |
在大多數常用的元素分析工具中，絕大多數都只是知道含有哪些元素，無法得知其化合物種類。如果要使用專門分析特定化合物的工具，如XPS，又有分析區域大小的限制。在進行微區分析時，TEM固然可以使用繞射來判斷化學態，但在判斷上不是那麼直觀且全面。
透過EELS的化學態分析功能，不僅僅知道化學鍵結組成，還可知道各化合物的分佈範圍。
不同的化合物，其能量損失就不同，因此可以得知化合物種類 |
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EELS mapping可以得知各化合物分佈範圍 |
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厚度量測 Specimen Thickness Measurement |
在奈米材料分析或欲了解樣品厚度與TEM拍攝結果的關係時，可以利用EELS來直接量測樣品厚度，藉此監控產品特性與厚度的關係與趨勢。
(a) 試片的thickness mapping (b) 在(a)上的箭頭位置切cross-section，量測厚度與用EELS量測值做比較，其結果是近似的 |
綜觀以上的應用性解說，大家是不是都了解EELS的用途了呢?
閎康新購之Neo ARM TEM機台，不僅配備球面像差校正、擁有超高解析的影像，也裝有Gatan Continuum EELS，再為結構分析實驗室添增了生力軍，持續地在全球分析檢測領域扮演領頭羊的角色，為迎接後摩爾定律時代的到來做足準備！
