Kathodolumineszenz

Mit dieser Methode kann man kleinste Halbleiter- (oder auch andere) Strukturen mit wenigen 10 nm Größe gleichzeitig in einem hoch auflösenden Feldemitter-Elektronenmikroskop „ansehen“ und den Elektronenstrahl nutzen, um die Elektronen in der Probe vom Valenzband ins Leitungsband anzuregen. Die angeregten Elektronen fallen in tiefere gebundene, meist quantisierte Zustände und liefern beim „Rekombinieren“ mit ihrem Gegenpart, den Löchern, ein charakteristisches Strahlungsspektrum. Dieses kann Informationen liefern über
- die Bandlücke
- die Materialkomposition
- quantisierte Zustände
- Kristalldefekte
- Dotierung
- Verspannung
- Moden in Nanoresonatoren etc.

 

Der Aufbau

 

Anwendungsbeispiele:

 

1) GaInN-Säulen mit veränderlicher Materialkomposition

links: Sekundärelektronenbild; rechts: Kathodolumineszenz-“Mapping“ des Wellenlängenbereichs um 360 nm (bei einer Probentemperatur von 12K)

 

2) Emission von „inversen Pyramiden“ aus GaN mit InGaN-Quantenfilm

Wellenlängenselektive SEM-KL-Bilder von inversen Pyramiden, aufgenommen bei 440 (a) und 472nm: Verschiedene Wachstumsfacetten strahlen bei verschiedenen Wellenlängen ab.