Katodoluminescencja, elektronoluminescencja – zjawisko luminescencji występujące w izolatorach i półprzewodnikach.
Katodoluminescencja swoją genezę ma w rekombinacji pary elektron–dziura wytworzonej przez wybicie elektronu walencyjnego. Wielkość takiego przejścia zależy od szerokości przerwy energetycznej materiału. Szerokość przerwy zależy od temperatury, struktury krystalicznej, ilości wtrąceń oraz koncentracji defektów.
Współczesna katodoluminescencja jest stosowana nie tylko do obrazowania luminescencji, lecz także do szczegółowej charakterystyki lokalnych właściwości materiałów. W połączeniu ze skaningowym mikroskopem elektronowym umożliwia wykonywanie spektroskopowych i hiperspektralnych map o wysokiej rozdzielczości przestrzennej. Analiza intensywności, energii oraz szerokości linii emisji pozwala badać m.in. defekty, naprężenia i lokalne niejednorodności materiału. W przypadku GaN wykazano również możliwość ilościowego określania lokalnej koncentracji nośników związanej z domieszkowaniem krzemem, w szerokim zakresie koncentracji i z rozdzielczością nanometryczną.
Katodoluminescencja jest szczególnie użyteczna w badaniu defektów strukturalnych półprzewodników, takich jak dyslokacje. Lokalnemu występowaniu dyslokacji mogą towarzyszyć zmiany intensywności luminescencji, energii emisji i jej szerokości spektralnej, związane m.in. z rekombinacją nieradiacyjną, lokalnymi naprężeniami oraz segregacją domieszek. Hiperspektralne mapowanie CL umożliwia analizę tych efektów przestrzennie, a także powiązanie lokalnych właściwości materiału z działaniem urządzeń półprzewodnikowych.
Rozwinięciem tej techniki jest katodoluminescencja czasowo-rozdzielcza (TRCL, time-resolved cathodoluminescence), w której oprócz widma i położenia emisji rejestrowana jest również jej dynamika czasowa. TRCL umożliwia badanie lokalnych procesów rekombinacji i relaksacji nośników oraz porównanie właściwości różnych obszarów materiału. W przypadku GaN wykazano możliwość wykorzystania analizy TRCL do określania udziału różnych mechanizmów rekombinacji, w tym rekombinacji Shockleya–Reada–Halla, radiacyjnej i Augera.
Zobacz też kineskop oscyloskop elektroluminescencja
Przypisy
Kategoria:Elektronika Kategoria:Luminescencja