近10年來，發光二極體產業在台海兩岸蓬勃發展，台灣製造生產的化合物半導體磊晶晶片產量，高佔世界總產量的七成以上，其中以白光應用的氮化鎵/氮化銦鎵（GaN / InGaN）磊晶層長在藍寶石（Sapphire, Al2O3）晶片上是為主流。
下圖 (a) 是GaN / InGaN的多層量子井結構 （Multiple Quantum Well, MQW）的TEM影像，通常其厚度都只在20-30 Å / 60-70 Å之間，需要在特定的晶軸方向，如 （b）所示，方能顯現出最佳對比；但是低倍率影像（a）的繞射像對比（Diffraction Contrast）似乎比較有利於厚度的量測；在原子影像（c）的相對比（Phase contrast），反而不易定量的作厚度量測。
白光LED的量子井多層狀結構 (a) 低倍率TEM影像；(b) 晶軸為: [ ]的電子繞射圖 |
(c) 高解析原子影像 (HREM) |
因為LED內量子井層狀磊晶層的厚度只有20-30 Å，其成份鑑定在傳統的SEM/EDX分析無法做到，TEM/EDX因電子束斑（probe size）可以聚焦到1 nm以下，因此非常薄層的成份鑑定變得容易多了。
2010年以來，設備廠商改善了電子槍（FE-Gun）的發射效率，同時製造了EDX接收器的面積到100 mm2以上，甚至可以同時加裝四組偵測器在TEM主槍體四周，因此EDX的成份偵測效率大幅提高；我們以同樣的白光LED量子井（Multiple Quantum Well, MQW）和超晶格（Superlattice, SL）分析為例，下圖即是用最新型機台分析的結果。
在下圖（b）中，我們看到MQW全成份的Ga和N，可以維持在良好的近於50對50的化學平衡比率（Stoichiometric ratio），而次要成份的Al和In的元素比例接近1-2 %，這是傳統EDX的偵測極限。
在（c）中，我們更進一步的鑑定超晶格（Superlattice, SL）的次要成份In，在這個範例中，我們做到In比例在0.5 %以下，這已突破過去的EDX分析極限，可以和Auger分析能力相比擬。
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影像進行EDX直線掃描成份變化 (b) 量子井 (MQW) 內，Al、In、Ga、N的成份比例變化圖 (c) 超晶格 (SL) 內，In、Ga、N的成份比例變化圖 |
在過去 TEM/EDX 和 SIMS 的偵測極限相差非常大，實在不易相提並論；現今因儀器系統的精進和數據處理軟體的發展，兩個分析技術在LED磊晶的主成份分析上得到非常好的關聯性。
我們將兩套技術分別應用在多層量子井的分析上，如下圖所示，鋁和銦的成份變化有非常好的一致性，對於週期性的多層量子井的解析度不相上下，甚至於對深層的鋁層鑑定，因為TEM/EDX是對橫截面試片直接作線形掃描，更是免去了SIMS縱深分析會有濺蝕彈坑（Crater）造成的側壁效應（sidewall effect），在深度底層的厚度量測上更準確。
利用不同的解析方式來比較元素分佈的特性 (a) TEM/EDX 線性掃描 (b) SIMS 縱深分佈圖 |
TEM/EDX和SIMS的分析數據，以電腦軟體分別輸出後，再做個別元素一對一比較，可以看出TEM/EDX分析與SIMS分佈有非常完美的對應 (a) Al 元素, TEM/EDX 線性掃描與 SIMS 縱深分佈圖 (b) TEM 明場像高倍率照片 (c) In 元素，TEM/EDX 線性掃描與 SIMS 縱深分佈圖，兩種分析法有完美的一致性 |
