4.4 Электрон-дырочные пары и катодолюминесценция (КЛ)
Эти два сигнала тесно связаны между собой. Один из способов обнаружить электрон заключается в использовании полупроводников, которые создают электрон дырочные пары при попадании на них электронов высокой энергии. Таким образом, если вы исследуете в ПЭМ полупроводниковые материалы, то электрон-дырочные пары будут создаваться внутри них.
Катодолюминесценция схематически объясняется на рисунке 4.8. Излучаемый фотон имеет частоту (цвет) равную энергии запрещенной зоны (EG), деленной на постоянную Планка (h). Если ширина запрещенной зоны изменяется по какой-то причине, то мы получим спектр испускаемого излучения, и цвет излучаемого света будет меняться в зависимости от того, какую часть образца мы наблюдаем. Таким образом, КЛ-спектроскопия находит применение в исследовании полупроводников и эффектов, создаваемых примесями в них. Несмотря на то, что пространственное разрешение КЛ не такое высокое, как у рентгеновского излучения или вторичных электронов, но все же находится в нано-диапазоне, как правило, определяемое как <100 нм.
Теперь, если приложить напряжение смещения к образцу или, еслиесли вы исследуете p-n переход или Шоттки диод, то электроны и дырки могут быть отделены друг от друга внутренним смещением. Этот заряд может быть собран, если заземлить образец через пикоамперметр. В этой ситуации, ваш образец выступает в качестве своего собственного детектора. Детектируемый таким образом сигнал (ток), называют током, индуцированным электронным лучом. Если обнаружить этот сигнал и использовать его для формирования изображения, то данная область называется микроскопией зарядового сбора (ЗСМ). КЛ и СЗМ режимы являются стандартными методами для исследований объемных образцов в СЭМ. В принципе, ничто не мешает нам делать то же самое в СПЭМ, и существуют примеры построения подобных инструментов, но в целом малое свободное пространство в колонне микроскопа, где устанавливается образец, ограничивает эффективность сбора сигналов. Потому эти два метода исследования в ПЭМ являются редкостью в настоящее время и ограничиваются узким кругом изучения полупроводниковых структур.
