1979年，李树深进入河北师范大学物理系学习 。
1983年，本科毕业后留校工作，在河北师范大学物理系任教，先后担任助教(1983年7月-1986年8月)、讲师(1989年5月-1993年8月) 。
1986年，考取西南交通大学固体物理专业硕士研究生。1989年，获得硕士学位。
1994年，考取中国科学院半导体研究所博士研究生。1996年，获得博士学位。曾先后在日本NEC电器株式会社筑波研究所、义大利国际理论物理中心和香港科技大学物理系进行光电子器件相关性能预测研究。
2003年，获得国家杰出青年科学基金资助 。
2006年，担任中国科学院半导体研究所副所长、党委副书记(至2011年) 。同年担任国家创新研究群体"半导体低维结构中的量子调控"学术带头人。
2009年，担任国家重大科学研究计画项目(973项目)首席科学家。入选国家级"新世纪百千万人才工程"。
2011年，当选为中国科学院院士(科学院信息技术科学部) ，11月获得何梁何利基金科学与技术进步奖 ，12月出任中国科学院半导体研究所所长(至2018年4月)、党委书记(2014年6月) 。
2015年11月21日，开发中国家科学院第26届院士大会上，李树深正式成为开发中国家科学院士，任期为2016至2018年 。
2017年12月，中国科学院官网"院领导集体"页面更新显示，中国科学院党组成员李树深同时担任副院长一职 。
2018年5月7日，中国科学院大学领导班子个别调整宣布会议在玉泉路校区礼堂报告厅召开，会议由中科院人事局局长孙晓明主持，会上孙晓明宣读了院党组的决定:李树深同志任中国科学院大学校长(兼，法定代表人)。
李树深主要从事半导体低维量子结构中的器件物理基础研究。提出了研究半导体耦合量子点(环)电子态结构的一种物理模型，理论上确定了半导体量子点可以吸收垂直入射光，发现了半导体量子点电荷量子比特真空消相干机制，发展了电子通过半导体量子点的量子输运数值计算方法 。
李树深先后参加和主持国家八五、九五攀登计画、国家重大基础研究计画项目(973项目)及国家自然科学基金委和中国科学院重大、重点项目多项 ，2004年、2009年和2017年三次获国家自然科学二等奖 。
承担项目
成果奖励
截至2017年，李树深在包括《美国科学院院刊》、《美国物理评论快报》在内的中国国内外重要学术期刊发表论文200余篇 。
代表性论著(10篇)
[1]. Shu-Shen Li and Jian-Bai Xia, Effective-mass theory for GaAs/GaAlAs quantum wires and corrugated superlattices grown on (311) oriented substrates. Phys. Rev. B50, 8602 (1994).
[2]. Shu-Shen Li , Jian-Bai Xia, Z. L. Yuan, Z. Y. Xu, Weikun Ge, Y. Wang, J. Wang, and L. L. Chang, Effective-mass theory for InAs/GaAs strained coupled quantum dots. Phys. Rev. B54, 11575 (1996).
[3]. Shu-Shen Li and Jian-Bai Xia, Intraband optical absorption in semiconductor coupled quantum dots. Phys. Rev. B55, 15 434 (1997).
[4]. Shu-Shen Li and Jian-Bai Xia, Electronic structures of InAs self-assembled quantum dot in an axial magic field. Phys. Rev. B58, 3561 (1998).
[5]. Shu-Shen Li and Jian-Bai Xia, Electronic states of InAs/GaAs quantum ring. J. Appl. Phys. 89, 3434 (2001).
[6]. Shu-Shen Li , Gui-Lu Long, Feng-Shan Bai, Song-Lin Feng, and Hou-Zhi Zheng, Quantum puting. Pro. Natl. Acad. Sci. USA, 98(21), 11847 (2001).
[7]. Shu-Shen Li , Kai Chang, Jian-Bai Xia, and Kenji Hirose, Spin-dependent transport through Cd1-xMnxTe diluted magic semiconductor quantum dots, Phys. Rev. B68, 245 306 (2003).
[8]. Shu-Shen Li , Kai Chang, and Jian-Bai Xia, Effective-mass theory for hierarchical self-assembly of GaAs/AlxGa1-xAs quantum dots, Phys. Rev. B71, 155 301 (2005).
[9]. Shu-Shen Li and Jian-Bai Xia, Asymmetric quantum-confined Stark effects of hierarchical self-assembly of GaAs / AlxGa1-xAs quantum dots, Appl. Phys. Lett. 87, 043 102 (2005).
[10]. Shu-Shen Li and Jian-Bai Xia, Electronic structures of N quantum dot molecule, Appl. Phys. Lett. 91, 092119 (2007).
2012年12月22日，中国科学院大学材料科学与光电技术学院第一次院务会上，作为学术委员会主任的李树深针对博士资格考试的议题谈到，国科大的博士生培养应该是精英教育，博士生的质量体现了国科大和中科院的教育水平，应当推行博士生资格考试，这对于树立学校的教育品牌非常重要 。
李树深长期担任中国科学院大学材料科学与光电技术学院院长和首届本科生1412班班主任，在他的带领下，中国科学院大学的材料学科进入ESI排名前万分之一，并入选首批国家一流学科建设名单。他丰富的科教融合工作阅历和经验，对国科大深入推进以人才队伍为核心的"科教融合3.0"、推动学校综合改革，整体提升创新能力起到重要作用 。
截至2016年，李树深一共培养了50多名博士和多名硕士，6名博士后出站。2009年指导的博士生李彦超获得朱李月华优秀博士生奖 。根据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息、全国图书馆参考咨询联盟，李树深培养学生情况如下 :
艾合买提
.阿不力孜
李树深从事低维半导体物理及器件、光电子器件性能预测、固态量子信息等物理基础研究，他的研究工作被国际同行广泛引用，其中包括国际著名半导体物理专家的综述性论文，并被写入专著 。(兰州大学评)
应该是1000-3231 感光科学与光化学，是EI的。
EI《Ei Compendex》收录的中国期刊
ISSN 期刊刊名
0567-7718 Acta Mechanica Sinica/Lixue Xuebao
1006-7191 Acta Metallurgica Sinica (English Letters)
0253-4827 Applied Mathematics and Mechanics (English Edition)
1004-5341 China Welding (English Edition)
1004-9541 Chinese Journal of Chemical Engineering
1022-4653 Chinese Journal of Electronics
1000-9345 Chinese Journal of Mechanical Engineering (English Edition)
1671-7694 Chinese Optics Letters
1006-6748 High Technology Letters
1004-0579 Journal of Beijing Institute of Technology (English Edition)
1005-9784 Journal of Central South University of Technology (English Edition)
1553-9105 Journal of Computational Information Systems
1000-1484 Journal of Dong Hua University (English Edition)
1005-9113 Journal of Harbin Institute of Technology (New Series)
1001-6058 Journal of Hydrodynamics
1548-7741 Journal of Information and Computational Science
1005-0302 Journal of Materials Science and Technology
1002-0721 Journal of Rare Earths
1003-7985 Journal of Southeast University (English Edition)
1004-4132 Journal of Systems Engineering and Electronics
1003-2169 Journal of Thermal Science
1005-8850 Journal of University of Science and Technology Beijing: MineralMetallurgy Materials (Eng Ed)
1009-3095 Journal of Zhejiang University: Science
1001-0521 Rare Metals
1006-9291 Science in China, Series B: Chemistry
1003-6326 Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition)
1006-4982 Transactions of Tianjin University
1007-0214 Tsinghua Science and Technology
0253-4177 半导体学报
1001-1455 爆炸与冲击
1001-5965 北京航空航天大学学报
1001-053X 北京科技大学学报
1001-0645 北京理工大学学报
1000-1522 北京林业大学学报
1007-5321 北京邮电大学学报
1005-0299 材料科学与工艺
1009-6264 材料热处理学报
1005-3093 材料研究学报
1007-7294 船舶力学
1000-8608 大连理工大学学报
1000-2383 地球科学 — 中国地质大学学报
1005-0388 电波科学学报
1000-1026 电力系统自动化
0372-2112 电子学报
1005-3026 东北大学学报 （自然科学版）
1001-0505 东南大学学报 （自然科学版）
1000-3851 复合材料学报
1003-9015 高校化学工程学报
1000-5773 高压物理学报
1000-4750 工程力学
1001-9731 功能材料
1000-3819 固体电子学研究与进展
1006-2793 固体火箭技术
1005-0086 光电子.激光
1004-924X 光学精密工程
0253-2239 光学学报
0454-5648 硅酸盐学报
1006-7043 哈尔滨工程大学学报
0367-6234 哈尔滨工业大学学报
0253-360X 焊接学报
1005-5053 航空材料学报
1000-8055 航空动力学报
1000-6893 航空学报
0258-0926 核动力工程
1001-9014 红外与毫米波学报
1000-2472 湖南大学学报 （自然科学版）
1000-565X 华南理工大学学报（自然科学版）
1671-4512 华中科技大学学报（自然科学版）
0438-1157 化工学报
0577-6686 机械工程学报
1671-5497 吉林大学学报（工学版）
1006-5911 计算机集成制造系统
0254-4164 计算机学报
1007-4708 计算力学学报
1001-246X 计算物理
0258-1825 空气动力学学报
1000-8152 控制理论与应用
1001-0920 控制与决策
1004-0595 摩擦学学报
1000-0925 内燃机工程
1000-0909 内燃机学报
1005-2615 南京航空航天大学学报
1005-9830 南京理工大学学报 （自然科学版）
1001-4322 强激光与粒子束
1000-0054 清华大学学报 （自然科学版）
1006-8740 燃烧科学与技术
1000-9825 软件学报
0254-0150 润滑与密封
1006-2467 上海交通大学学报
1671-2021 沈阳建筑大学学报（自然科学版）
0371-0025 声学学报
1001-8719 石油学报:石油加工
1009-3087 四川大学学报(工程科学版)
0254-0096 太阳能学报
0493-2137 天津大学学报
0253-374X 同济大学学报 （自然科学版）
1001-4055 推进技术
1000-324X 无机材料学报
1001-2400 西安电子科技大学学报
0253-987X 西安交通大学学报
1000-2758 西北工业大学学报
1007-8827 新型 炭材料
1000-6915 岩石力学与工程学报
1000-7598 岩土力学
1005-0930 应用基础与工程科学学报
1000-6931 原子能科学技术
1008-973X 浙江大学学报 （工学版）
0253-9748 真空科学与技术学报
1004-4523 振动工程学报
1000-3835 振动与冲击
0258-8013 中国电机工程学报
1022-0666 中国航空太空学会 学刊
0258-7025 中国激光
1000-1964 中国矿业大学学报
1001-4632 中国铁道科学
0254-508X 中国造纸
0529-6579 中山大学学报（自然科学版）
0254-4156 自动化学报
=========================================
EI非核心版（《EiPageOne》）收录的中国期刊
ISSN 期刊刊名
1000-9116 Acta Seismologica Sinica English Edition
1561-8625 Asian Journal of Control
1005-9040 Chemical Research in Chinese Universities
0890-5487 China Ocean Engineering
1001-6279 International Journal of Sediment Research
0254-9409 Journal of Computational Mathematics
1007-6417 Journal of Shanghai University
0257-9731 Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, Transactionsof the Chinese Institute of Engineers
1000-2413 Journal of Wuhan University of Technology -Materials Science Edition
1001-8042 Nuclear Science and Techniques/Hewuli
1002-0071 Progress in Natural Science
1006-9283 Science in China (Series A: Mathematics)
1007-1202 Wuhan University Journal of Natural Sciences
1001-5868 半导体光电
1000-1506 北方交通大学学报
0479-8023 北京大学学报 (自然科学版)
1007-2640 北京化工大学学报 （自然科学版）
1000-1093 兵工学报
1001-4381 材料工程
1007-4112 长安大学学报
1004-499X 弹道学报
1000-6753 电工技术学报
1001-0548 电子科技大学学报
1005-9490 电子器件
1009-5896 电子与信息学报
1000-6761 动力工程
1001-3784 粉末冶金技术
1000-3436 辐射研究与辐射工艺学报
1000-3231 感光科学与光化学
0449-749X 钢铁
0251-0790 高等学校化学学报
1003-6520 高电压技术
1000-7555 高分子材料科学与工程
1002-0470 高技术通讯
0254-3052 高能物理与核物理
1001-1609 高压电器
0253-231X 工程热物理学报
1007-4252 功能材料与器件学报
1003-501X 光电工程
1000-0593 光谱学与光谱分析
1002-1582 光学技术
1004-4213 光子学报
1001-2486 国防科技大学学报
1009-606X 过程工程学报
1006-9941 含能材料
1002-0837 航天医学与医学工程
1002-1396 合成树脂及塑料
0258-0934 核电子学与探测技术
0253-9950 核化学与放射化学
0253-3219 核技术
0254-6086 核聚变与等离子体物理
1672-9102 湖南科技大学学报
1006-5431 华北工学院学报
1006-3080 华东理工大学学报 （自然科学版）
1000-3932 化工自动化及仪表
1001-7631 化学反应工程与工艺
1005-9954 化学工程
0250-3301 环境科学
1002-0446 机器人
1001-9669 机械强度
1000-1158 计量学报
1003-9775 计算机辅助设计与图形学学报
1000-3428 计算机工程
1000-1239 计算机研究与发展
1007-9629 建筑材料学报
1000-6869 建筑结构学报
1006-852X 金刚石与磨料磨具工程
0254-6051 金属热处理
0412-1961 金属学报
1001-5493 离子交换与吸附
1008-0562 辽宁工程技术大学学报 （自然科学版）
0253-2417 林产化学与工业
1007-3124 流体力学实验与测量
0253-9993 煤炭学报
1003-6059 模式识别与人工智能
1001-1935 耐火材料
1000-1972 南京邮电学院学报
1002-6819 农业工程学报
1000-1298 农业机械学报
0253-2409 燃料化学学报
1001-2060 热能动力工程
1000-985X 人工晶体学报
1007-6735 上海理工大学学报
1000-5870 石油大学学报 （自然科学版）
1000-7210 石油地球物理勘探
1000-8144 石油化工
1006-396X 石油化工高等学校学报
1000-0747 石油勘探与开发
0253-2697 石油学报
1004-9037 数据采集与处理
1001-6791 水科学进展
1003-1243 水力发电学报
0559-9350 水利学报
1007-2012 塑性工程学报
1001-2249 特种铸造及有色合金
1001-8360 铁道学报
1003-8213 微细加工技术
1000-050X 武汉大学学报 (信息科学版)
1671-4431 武汉理工大学学报
1006-2823 武汉理工大学学报 (交通科学与工程版)
1000-3290 物理学报
1006-7930 西安建筑科技大学学报
1001-5361 西安石油 大学学报（自然科学版）
0258-2724 西南交通大学学报
1000-2634 西南石油学院学报 （自然科学版）
1002-185X 稀有金属材料与工程
1004-731X 系统仿真学报
1000-6788 系统工程理论与实践
1001-506X 系统工程与电子技术
0253-4320 现代化工
1004-2474 压电与声光
1000-4548 岩土工程学报
1000-7571 冶金分析
0254-3087 仪器仪表学报
1000-4939 应用力学学报
1000-1328 宇航学报
1008-9209 浙江大学学报 （农业与生命科学版）
1004-6801 振动测试与诊断
1001-7372 中国公路学报
1000-6923 中国环境科学
1004-132X 中国机械工程
1004-0609 中国有色金属学报
1000-6842 中国造纸学报
1005-9792 中南工业大学学报 （自然科学版）
1006-7329 重庆建筑大学学报
1001-4977 铸造
1000-8365 铸造技术
Ei Compendex Web（EI网络版）是《Ei Compendex》和《Ei PageOne》合并而成的Internet版本。
Ei来源期刊分三个档次 ：
（1）核心期刊， Compendex 数据库收录重点是下列主要工程学科：化学工程，土木工程；电子/电气工程，机械工程，冶金、矿业、石油工程，计算机工程和软件。美国工程信息公司副总裁Katz认为：“这些是Compendex数据库的‘核心’领域。”目前，核心期刊约有1000种；每期所有论文均被录入Compendex。国内《金属学报》、《清华大学学报》等为核心期刊。
（2）选择期刊，一些学科领域的期刊是有选择地收录，包括：农业工程、工业工程、纺织工程、应用化学、应用数学、应用力学、大气科学、造纸化学和技术，高等学校工程类学报等。Compendex 只选择与其主题范围有关的文章，并不是所以文章均被收录。目前，选择期刊约1600种，国内以上学科的期刊大多数为选择期刊。
（3）扩充期刊，它只收录题录（Ei Page One）。在Ei的扩充版中，约2800种期刊。国内期刊比较多。
电子显微镜的现状与展望
摘要: 本文扼要介绍了电子显微镜的现状与展望。透射电子显微镜方面主要有：高分辨电子显微学及原子像的观察，像差校正电子显微镜，原子尺度电子全息学，表面的高分辨电子显微正面成像，超高压电子显微镜，中等电压电镜，120kV,100kV分析电镜，场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等，透射电镜将又一次面临新的重大突破；扫描电子显微镜方面主要有：分析扫描电镜和X射线能谱仪、X射线波谱仪和电子探针仪、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜、超大试样室扫描电镜、环境扫描电镜、扫描电声显微镜、测长／缺陷检测扫描电镜、晶体学取向成像扫描电子显微术和计算机控制扫描电镜等。扫描电镜的分辨本领可望达到0.2—0.3nm并观察到原子像。
关键词：透射电子显微镜 扫描电子显微镜 仪器制造与发展
电子显微镜(简称电镜，EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖。
电子与物质相互作用会产生透射电子，弹性散射电子，能量损失电子，二次电子，背反射电子，吸收电子，X射线，俄歇电子，阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。电子显微镜有很多类型，主要有透射电子显微镜(简称透射电镜，TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜，SEM)两大类。扫描透射电子显微镜(简称扫描透射电镜，STEM)则兼有两者的性能。为了进一步表征仪器的特点，有以加速电压区分的，如：超高压(1MV)和中等电压(200—500kV)透射电镜、低电压(～1kV)扫描电镜；有以电子枪类型区分的，如场发射枪电镜；有以用途区分的，如高分辨电镜，分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD-扫描电镜；有以激发的信息命名的，如电子探针X射线微区分析仪(简称电子探针，EPMA)等。
半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子，并获得有关试样的更多的信息，如标征非晶和微晶，成分分布，晶粒形状和尺寸，晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征，以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究〔3〕。近来，电子显微镜(电子显微学)，包括扫描隧道显微镜等，又有了长足的发展。本文仅讨论使用广泛的透射电镜和扫描电镜，并就上列几个方面作一简要介绍。部分透射电镜和扫描电镜的主要性能可参阅文献。
透射电子显微镜
1、高分辨电子显微学及原子像的观察
材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关。观察试样中单个原子像是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之2—3mm。因此，要分辨出每个原子的位置需要0.1nm左右的分辨本领，并把它放大约1千万倍。70年代初形成的高分辨电子显微学(HREM)是在原子尺度上直接观察分析物质微观结构的学科。计算机图像处理的引入使其进一步向超高分辨率和定量化方向发展，同时也开辟了一些崭新的应用领域。例如，英国医学研究委员会分子生物实验室的A.Klug博士等发展了一套重构物体三维结构的高分辨图像处理技术，为分子生物学开拓了一个崭新的领域。因而获得了1982年诺贝尔奖的化学奖，以表彰他在发展晶体电子显微学及核酸—蛋白质复合体的晶体学结构方面的卓越贡献。
用HREM使单个原子成像的一个严重困难是信号／噪声比太小。电子经过试样后，对成像有贡献的弹性散射电子(不损失能量、只改变运动方向)所占的百分比太低，而非弹性散射电子(既损失能量又改变运动方向)不相干，对成像无贡献且形成亮的背底(亮场)，因而非周期结构试样中的单个原子像的反差极小。在档去了未散射的直透电子的暗场像中，由于提高了反差，才能观察到其中的重原子，例如铀和钍—BTCA中的铀(Z＝92)和钍(Z＝90)原子。对于晶体试样，原子阵列会加强成像信息。采用超高压电子显微镜和中等加速电压的高亮度、高相干度的场发射电子枪透射电镜在特定的离焦条件(Scherzer欠焦)下拍摄的薄晶体高分辨像可以获得直接与晶体原子结构相对应的结构像。再用图像处理技术，例如电子晶体学处理方法，已能从一张200kV的JEM-2010F场发射电镜(点分辨本领0.194nm)拍摄的分辨率约0.2nm的照片上获取超高分辨率结构信息，成功地测定出分辨率约0.1nm的晶体结构。
2.像差校正电子显微镜
电子显微镜的分辨本领由于受到电子透镜球差的限制，人们力图像光学透镜那样来减少或消除球差。但是，早在1936年Scherzer就指出，对于常用的无空间电荷且不随时间变化的旋转对称电子透镜，球差恒为正值。在40年代由于兼顾电子物镜的衍射和球差，电子显微镜的理论分辨本领约为0.5nm。校正电子透镜的主要像差是人们长期追求的目标。经过50多年的努力，1990年Rose提出用六极校正器校正透镜像差得到无像差电子光学系统的方法。最近在CM200ST场发射枪200kV透射电镜上增加了这种六极校正器，研制成世界上第一台像差校正电子显微镜。电镜的高度仅提高了24cm，而并不影响其它性能。分辨本领由0.24nm提高到0.14nm。在这台像差校正电子显微镜上球差系数减少至0.05mm(50μm)时拍摄到了GaAs〈110〉取向的哑铃状结构像，点间距为0.14nm。
3、原子尺度电子全息学
Gabor在1948年当时难以校正电子透镜球差的情况下提出了电子全息的基本原理和方法。论证了如果用电子束制作全息图，记录电子波的振幅和位相，然后用光波进行重现，只要光线光学的像差精确地与电子光学的像差相匹配，就能得到无像差的、分辨率更高的像。由于那时没有相干性很好的电子源，电子全息术的发展相当缓慢。后来，这种光波全息思想应用到激光领域，获得了极大的成功。Gabor也因此而获得了诺贝尔物理奖。随着Mollenstedt静电双棱镜的发明以及点状灯丝，特别是场发射电子枪的发展，电子全息的理论和实验研究也有了很大的进展，在电磁场测量和高分辨电子显微像的重构等方面取得了丰硕的成果〔9〕。Lichte等用电子全息术在CM30
FEG/ST型电子显微镜(球差系数Cs＝1.2mm)上以1k×1k的慢扫描CCD相机，获得了0.13nm的分辨本领。目前，使用刚刚安装好的CM30
FEG/UT型电子显微镜(球差系数Cs＝0.65mm)和2k×2k的CCD相机，已达到0.1nm的信息极限分辨本领。
4、表面的高分辨电子显微正面成像
如何区分表面和体点阵周期从而得到试样的表面信息是电子显微学界一个长期关心的问题。目前表面的高分辨电子显微正面成像及其图像处理已得到了长足的进展，成功地揭示了Si〔111〕表面(7×7)重构的细节，不仅看到了扫描隧道显微镜STM能够看到的处于表面第一层的吸附原子(adatoms)，而且看到了顶部三层的所有原子，包括STM目前还难以看到的处于第三层的二聚物(dimers)，说明正面成像法与目前认为最强有力的，在原子水平上直接观察表面结构的STM相比，也有其独到之处。李日升等以Cu〔110〕晶膜表面上观察到了由Cu-O原子链的吸附产生的(2×1)重构为例，采用表面的高分辨电子显微正面成像法，表明对于所有的强周期体系，均存在衬度随厚度呈周期性变化的现象，对一般厚膜也可进行高分辨表面正面像的观测。
5、超高压电子显微镜
近年来，超高压透射电镜的分辨本领有了进一步的提高。JEOL公司制成1250kV的JEM-ARM
1250／1000型超高压原子分辨率电镜，点分辨本领已达0.1nm，可以在原子水平上直接观察厚试样的三维结构。日立公司于1995年制成一台新的3MV超高压透射电镜，分辨本领为0.14nm。超高压电镜分辨本领高、对试样的穿透能力强(1MV时约为100kV的3倍)，但价格昂贵，需要专门建造高大的实验室，很难推广。
6、中等电压电子显微镜
中等电压200kV\,300kV电镜的穿透能力分别为100kV的1.6和2.2倍，成本较低、效益／投入比高，因而得到了很大的发展。场发射透射电镜已日益成熟。TEM上常配有锂漂移硅Si(Li)X射线能谱仪(EDS)，有的还配有电子能量选择成像谱仪，可以分析试样的化学成分和结构。原来的高分辨和分析型两类电镜也有合并的趋势：用计算机控制甚至完全通过计算机软件操作，采用球差系数更小的物镜和场发射电子枪，既可以获得高分辨像又可进行纳米尺度的微区化学成分和结构分析，发展成多功能高分辨分析电镜。JEOL的200kV
JEM-2010F和300kV JEM-3000F，日立公司的200kV HF-2000以及荷兰飞利浦公司的200kV CM200 FEG和300kV CM300 FEG型都属于这种产品。目前，国际上常规200kVTEM的点分辨本领为0.2nm左右，放大倍数约为50倍—150万倍。
7、120kV\,100kV分析电子显微镜
生物、医学以及农业、药物和食品工业等领域往往要求把电镜和光学显微镜得到的信息联系起来。因此，一种在获得高分辨像的同时还可以得到大视场高反差的低倍显微像、操作方便、结构紧凑，装有EDS的计算机控制分析电镜也就应运而生。例如，飞利浦公司的CM120
Biotwin电镜配有冷冻试样台和EDS，可以观察分析反差低以及对电子束敏感的生物试样。日本的JEM-1200电镜在中、低放大倍数时都具有良好的反差，适用于材料科学和生命科学研究。目前，这种多用途120kV透射电镜的点分辨本领达0.35nm左右。
8、场发射枪扫描透射电子显微镜
场发射扫描透射电镜STEM是由美国芝加哥大学的A.V.Crewe教授在70年代初期发展起来的。试样后方的两个探测器分别逐点接收未散射的透射电子和全部散射电子。弹性和非弹性散射电子信息都随原子序数而变。环状探测器接收散射角大的弹性散射电子。重原子的弹性散射电子多，如果入射电子束直径小于0.5nm，且试样足够薄，便可得到单个原子像。实际上STEM也已看到了γ-alumina支持膜上的单个Pt和Rh原子。透射电子通过环状探测器中心的小孔，由中心探测器接收，再用能量分析器测出其损失的特征能量，便可进行成分分析。为此，Crewe发展了亮度比一般电子枪高约5个量级的场发射电子枪FEG：曲率半径仅为100nm左右的钨单晶针尖在电场强度高达100MV/cm的作用下，在室温时即可产生场发射电子，把电子束聚焦到0.2—1.0nm而仍有足够大的亮度。英国VG公司在80年代开始生产这种STEM。最近在VGHB5 FEGSTEM上增加了一个电磁四极—八极球差校正器，球差系数由原来的3.5mm减少到0.1mm以下。进一步排除各种不稳定因素后，可望把100kV STEM的暗场像的分辨本领提高到0.1nm。利用加速电压为300kV的VG-HB603U型获得了Cu〈112〉的电子显微像：0.208nm的基本间距和0.127nm的晶格像。期望物镜球差系数减少到0.7mm的400kV仪器能达到更高的分辨本领。这种UHV-STEM仪器相当复杂，难以推广。
9、能量选择电子显微镜
能量选择电镜EF-TEM是一个新的发展方向。在一般透射电镜中，弹性散射电子形成显微像或衍射花样；非弹性散射电子则往往被忽略，而近来已用作电子能量损失谱分析。德国Zeiss-Opton公司在80年代末生产的EM902A型生物电镜，在成像系统中配有电子能量谱仪，选取损失了一定特征能量的电子来成像。其主要优点是：可观察0.5μm的厚试样，对未经染色的生物试样也能看到高反差的显微像，还能获得元素分布像等。目前Leica与Zeiss合并后的LEO公司的EM912 Omega电镜装有Ω-电子能量过滤器，可以滤去形成背底的非弹性散射电子和不需要的其它电子，得到具有一定能量的电子信息，进行能量过滤会聚束衍射和成像，清晰地显示出原来被掩盖的微弱显微和衍射电子花样。该公司在此基础上又发展了200kV的全自动能量选择TEM。JEOL公司也发展了带Ω-电子能量过滤器的JEM2010FEF型电子显微镜，点分辨本领为0.19nm，能量分辨率在100kV和200kV时分别为2.1μm/eV和1.1μm/eV。日立公司也报道了用EF-1000型γ形电子能量谱成像系统，在TEM中观察到了半导体动态随机存取存储器DRAM中厚0.5μm切片的清晰剖面显微像。
美国GATAN公司的电子能量选择成像系统装在投影镜后方，可对电子能量损失谱EELS选择成像。可在几秒钟内实现在线的数据读出、处理、输出、及时了解图像的质量，据此自动调节有关参数，完成自动合轴、自动校正像散和自动聚焦等工作。例如，在400kV的JEM-4000EX电镜上用PEELS得到能量选择原子像，并同时完成EELS化学分析。
透射电镜经过了半个多世纪的发展已接近或达到了由透镜球差和衍射差所决定的0.1—0.2nm的理论分辨本领。人们正在探索进一步消除透镜的各种像差〔20〕，在电子枪后方再增加一个电子单色器，研究新的像差校正法，进一步提高电磁透镜和整个仪器的稳定性；采用并进一步发展高亮度电子源场发射电子枪，X射线谱仪和电子能量选择成像谱仪，慢扫描电荷耦合器件CCD，冷冻低温和环境试样室，纳米量级的会聚束微衍射，原位实时分析，锥状扫描晶体学成像(Conical Scan Crystallography)，全数字控制，图像处理与现代信息传送技术实现远距离操作观察，以及克服试样本身带来的各种限制，透射电镜正面临着一个新的重大突破。
扫描电子显微镜
1、分析扫描电镜和X射线能谱仪
目前，使用最广的常规钨丝阴极扫描电镜的分辨本领已达3.5nm左右，加速电压范围为0.2—30kV。扫描电镜配备X射线能谱仪EDS后发展成分析扫描电镜，不仅比X射线波谱仪WDS分析速度快、灵敏度高、也可进行定性和无标样定量分析。EDS发展十分迅速，已成为仪器的一个重要组成部分，甚至与其融为一体。但是，EDS也存在不足之处，如能量分辨率低，一般为129—155eV,以及Si(Li)晶体需在低温下使用(液氮冷却)等。X射线波谱仪分辨率则高得多，通常为5—10eV，且可在室温下工作。1972年起EDAX公司发展了一种ECON系列无窗口探测器，可满足分析超轻元素时的一些特殊需求，但Si(Li)晶体易受污染。1987年Kevex公司开发了能承受一个大气压力差的ATW超薄窗，避免了上述缺点，可以探测到B，C，N，O等超轻元素，为大量应用创造了条件。目前，美国Kevex公司的Quantifier,Noran公司的Extreme,Link公司的Ultracool,EDAX公司的Sapphire等Si(Li)探测器都属于这种单窗口超轻元素探测器，分辨率为129eV，133eV等，探测范围扩展到了5B—92U。为克服传统Si(Li)探测器需使用液氮冷却带来的不便，1989年Kevex公司推出了可不用液氮的Superdry探测器，Noran公司也生产了用温差电制冷的Freedom探测器(配有小型冷却循环水机)，和压缩机制冷的Cryocooled探测器。这两种探测器必须昼夜24小时通电，适合于无液氮供应的单位。现在使用的大多还是改进的液氮冷却Si(Li)探测器，只需在实际工作时加入液氮冷却，平时不必维持液氮的供给。最近发展起来的高纯锗Ge探测器，不仅提高了分辨率，而且扩大了探测的能量范围(从25keV扩展到100keV)，特别适用于透射电镜：如Link的GEM型的分辨率已优于115eV(MnKα)和65eV(FKα)，Noran的Explorer
Ge探测器，探测范围可达100keV等。1995年中国科学院上海原子核研究所研制成了Si(Li)探测器，能量分辨率为152eV。中国科学院北京科学仪器研制中心也生产了X射线能谱分析系统Finder-1000，硬件借鉴Noran公司的功能电路，配以该公司的探测器，采用Windows操作系统，开发了自己的图形化能谱分析系统程序。
2、X射线波谱仪和电子探针仪
现代SEM大多配置了EDS探测器以进行成分分析。当需低含量、精确定量以及超轻元素分析时，则可再增加1到4道X射线波谱仪WDS。Microspec公司的全聚焦WDX-400，WDX-600型分别配有4块和6块不同的衍射晶体，能检测到5B(4Be)以上的各种元素。该谱仪可以倾斜方式装在扫描电镜试样室上，以便对水平放置的试样进行分析，而不必如垂直谱仪那样需用光学显微镜来精确调整试样离物镜的工作距离。
为满足大量多元素试样的超轻元素，低含量，高速定性、定量常规分析的需求，法国Cameca公司长期生产电子探针仪，SX50和SXmacro型配备4道WDS及1道EDS，物镜内装有同轴光学显微镜可以随时观察分析区域。岛津公司最近生产的计算机控制EPMA-1600型电子探针，可配置2—5道WDS和1道EDS，试样最大尺寸为100mm×100mm×50mm(厚)，二次电子图像分辨率为6nm。JEOL公司也生产了计算机控制的JXA-8800电子探针和JXA-8900系列WD／ED综合显微分析系统—超电子探针，可装5道X射线光谱仪和1道X射线能谱仪，元素分析范围为5B—92U，二次电子图像分辨率为6nm。
Noran公司下属的Peak公司最近发展了一种崭新的APeX全参数X射线光谱仪，与传统的机械联动机构完全不同，由计算机控制6个独立的伺服马达分别调节分光晶体的位置和倾角以及X射线探测器的X、Y坐标和狭缝宽度。配有4块标准的分光晶体可分析5B(4Be)以上的元素。罗兰圆半径随分析元素而变，可分别为170，180，190和200mm，以获得最高的计数率，提高了分析精度和灵活性。Noran公司还推出了称为MAXray的X射线平行束光谱仪，将最新的X光学研究成果——准平行束整体X光透镜置于试样上的X射线发射点和分析晶体之间，提高了接收X射线的立体角，比一般WDS的强度提高了50倍左右。可分析100eV—1.8keV能量范围内的K、L、M线，特别有利于低电压、低束流分析，对Be、B、C、N、O和F的分辨率可高达5—15eV，兼有WDS的高分辨率和EDS的高收集效率。这两种新型X射线光谱仪可望得到广泛的应用。
3、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜
场发射扫描电镜得到了很大的发展〔24〕。日立公司推出了冷场发射枪扫描电镜，Amray公司则生产热场发射枪扫描电镜，不仅提高了常规加速电压时的分辨本领，还显著改善了低压性能。低压扫描电镜LVSEM由于可以提高成像的反差，减少甚至消除试样的充放电现象并减少辐照损伤，因此受到了人们的嘱目。JEOL公司的JSM-6000F型场发射超高分辨SEM的分辨本领在加速电压30kV时达0.6nm，已接近TEM的水平，但试样必须浸没入物镜的强磁场中以减少球差的影响，所以尺寸受到限制，最大为23mm×6mm×3mm(厚)。试样半浸没在物镜磁场中的场发射JSM-6340F型可以观察大试样，加速电压15kV时分辨本领为1.2nm，低压1kV时为2.5nm。这两种SEM由于试样要处在磁场中所以不能观察磁性材料。使用CF校正场小型物镜可观察大试样的场发射JSM-6600F型分辨本领为2.5nm(1kV时为8nm)。日立公司也供应这几类产品如S-5000，S-4500和S-4700型。
4、超大试样室扫描电镜
德国Visitec捷高公司的超大试样室Mira型扫描电镜。被检物的最大尺寸可为直径700mm，高600mm，长1400mm，最大重量可达300公斤，真空室长1400，宽1100和高1200mm。分辨本领4nm，加速电压0.3kV—20kV。是一种新的计算机控制、非破坏性的检查分析测试装置，可用于工业产品的生产，质量管理，微机加工和工艺品的检查研究等。
5、环境扫描电镜
80年代出现的环境扫描电镜ESEM，根据需要试样可处于压力为1—2600Pa不同气氛的高气压低真空环境中，开辟了新的应用领域。与试样室内为10-3Pa的常规高真空SEM不同，所以也可称为低真空扫描电镜LV-SEM。在这种低真空环境中，绝缘试样即使在高加速电压下也不会因出现充、放电现象而无法观察；潮湿的试样则可保持其原来的含水自然状态而不产生形变。因此，ESEM可直接观察塑料、陶瓷、纸张、岩石、泥土，以及疏松而会排放气体的材料和含水的生物试样，无需先喷涂导电层或冷冻干燥处理。1990年美国Electro
Scan公司首先推出了商品ESEM。为了保证试样室内的高气压低真空环境，LV-SEM的真空系统须予以特殊考虑。目前，Amray,Hitachi,JEOL和LEO等公司都有这种产品。试样室为6—270Pa时，JSM—5600LV—SEM的分辨本领已达5.0nm，自动切换到高真空状态后便如常规扫描电镜一样，分辨本领达3.5nm。中国科学院北京科学仪器研制中心与化工冶金研究所合作，发展KYKY-1500高温环境扫描电子显微镜，试样最高温度可达1200℃，最高气压为2600Pa；800℃时分辨率为60nm，观察了室温下的湿玉米淀粉颗粒断面、食盐的结晶粒子，以及在50Pa，900℃时铁矿中的针形Fe\-2O\-3等试样。
6、扫描电声显微镜
80年代初问世的扫描电声显微镜SEAM，采用了一种新的成像方式：其强度受频闪调制的电子束在试样表面扫描，用压电传感器接收试样热、弹性微观性质变化的电声信号，经视频放大后成像。能对试样的亚表面实现非破坏性的剖面成像。可应用于半导体、金属和陶瓷材料，电子器件及生物学等领域。中国科学院北京科学仪器研制中心也发展了这种扫描电声显微镜，空间分辨本领为0.2—0.3μm。最近，中国科学院上海硅酸盐研究所采用数字扫描发生器控制电子束扫描等技术，提高了信噪比，使SEAM的图像质量得到了很大的改进。
7、测长／缺陷检测扫描电镜
SEM不但在科学研究而且在工农业生产中得到了广泛的应用，特别是电子计算机产业的兴起使其得到了很大的发展。目前半导体超大规模集成电路每条线的制造宽度正由0.25μm向0.18μm迈进。作为半导体集成电路生产线上Si片的常规检测工具，美国Amray公司推出了一种缺陷检测3800型DRT扫描电镜，采用了加热到1800K的ZrO/W阴极肖脱基热场发射电子枪，具有良好的低加速电压性能：1kV时分辨本领达4nm，而且电子束流的稳定度优于1%/h、可长期连续工作，对直径为100，125，150，200mm的Si片，每小时可检测100个缺陷。日立公司为了克服以往在室温下工作的冷场发射枪测长扫描电镜(CD-SEM)因需要进行闪烁处理以去除发射尖上所吸附的气体分子而经常中断工作、影响在生产线上应用的缺点，最近也推出了这种ZrO/W阴极热场发射电子枪的S-8000系列CD-SEM。为了克服热场发射比冷场发射枪电子能量分散大的缺点，设计了阻滞场电磁物镜，并改进了二次电子探测器，在加速电压为800V时分辨本领为5nm，可以每小时20片，每片5个检测点的速度连续检测125—200mm直径的Si〔1,28〕。
8、晶体学取向成像扫描电子显微术
SEM的另一个新发展方向是以背散射电子衍射图样(EBSP)为基础的晶体学取向成像电子显微术(OIM)。在SEM上增加一个可将试样倾动约70度的装置，CCD探测器和数据处理计算机系统，扫描并接收记录块状试样表面的背散射电子衍射花样(背散射菊池花样)，按试样各部分不同的晶体取向分类成像来获得有关晶体结构的信息，可显示晶粒组织、晶界和裂纹等，也可用于测定织构和晶体取向。可望发展成SEM的一个标准附件。1996年美国TSL(TexSemLaboratories,Inc.)公司推出了TSL
OIM系统，空间分辨本领已优于0.2μm，比原理相似的电子通道图样(ECP)提高了一个量级，在0.4秒钟内即能完成一张衍射图样的自动定标工作。英国牛津集团显微分析仪器Link-OPAL公司的EBSD结晶学分析系统，目前已用于Si片上Al连线的取向分析，以判断其质量的优劣及可行性。
9、计算机控制扫描电镜
90年代初，飞利浦公司推出了XL系列扫描电镜。在保持重要功能的同时，减少了操作的复杂性。仪器完全由计算机软件控制操作。许多参量(焦距、像散校正和试样台移动速度等)和调节灵敏度都会根据显微镜的工作状态作自适应变化和耦合，可迅速而准确地改变电镜的主要参数。EDS完全与XL系统实现了一体化。该公司1995年生产了XL40
FEG等场发射扫描电镜。日立，JEOL等也先后推出了计算机控制的扫描电镜。
场发射扫描电镜的分辨本领最高已达到0.6nm，接近了透射电镜的水平，并得到了广泛的应用，但尚不能分辨原子。如何进一步提高扫描电镜的图像质量和分辨本领是人们十分关注的问题。Joy DC指出：由于分辨本领受到试样表面二次电子SE扩散区大小的基本限制，采取适当措施如喷镀一超薄金属层或布洛赫波隧穿效应(Bloch Wave Channeling)等来限制SE扩散区的尺寸，二次电子分辨本领可望达到0.2—0.3nm，并进而观察原子像。现代SEM电子束探针的半高宽FWHM已达0.3nm，场发射电子枪也已具有足够高的亮度。因此在电子光学方面目前并不构成对SE分辨本领的基本限制。然而，对SEM的机械设计如试样台的漂移和震动等尚未给予足够的、如对扫描隧道显微镜那样的重视、二次电子探测器的信噪比和反差还不够理想，也影响了分辨本领。此外，SE分辨本领的定义和测定方法，SEM图像处理等也不如透射电子显微镜那么严格和完善。这些问题的解决必将进一步提高SEM的图像质量和分辨本领。
参考文献
〔1〕 金鹤鸣，姜新力，姚骏恩.中国电子显微分析仪器市场.见：分析仪器市场调查与分析.北京：海洋出版社，1998.第四章.p113—152.(待出版).
〔2〕 姚骏恩.创造探索微观世界的有力工具(今年诺贝尔奖物理学奖获得者的贡献).中国科技报，1986-12-08(3).
〔3〕 姚骏恩.电子显微镜的最近进展.电子显微学报，1982，1(1)∶1—9.
〔4〕 郭可信.晶体电子显微学与诺贝尔奖.电子显微学报，1983，2(2)∶1—5.
