映射阴极发光的寿命

材料的光发射是一个复杂的动态过程，其中几种不同的机制可以发挥至关重要的作用。根据所涉及的确切过程和材料，动力学可以涵盖从一秒钟一直到attos欧洲杯足球竞彩econd的一秒钟的广泛时间尺度（10^-18S）政权。通过研究这些动态，您可以深入了解广泛的材料属性和物理过程。

图片来源：Shutterstock/Morozov Anatoly

及时自发的光发射过程

当电子激发材料（或光发光中的光）时，材料中的价电子达到激发态。如图1（a）所示，激发系统随后可以通过在自发发射过程中发射光子发射到基态。衰减过程本质上是随机的，对于理想的两级系统，它由图1（b）中的衰减痕迹所示的单个指数表示。在材料的激发后发出光时测量何时发出光，有助于检索这种指数形式，其中寿命τ_e是指数达到初始值的1/e（或〜0.368）的点。平均衰减率γ_tot是τ的倒数_e。

图1。（a）半导体系统的CL发射过程的示意图。（b）单个指数衰减的一个示例，其中激发时间和特征衰减时间τ_e指示。这里选择的上升时间是无限的小时，导致兴奋时信号的垂直升高。

正如费米（Fermi）的黄金法则所解释的那样，γ的大小_rad取决于固有的材料/发射极特性以及光态的局部密度（LDOS），该密度定义了发射极可能在空间中指定位置腐烂到的光学状态的数量。如果将发射器放置在不同的介电环境中，则可以修改该LDO。可以使用纳米安坦系统，底物或镜子，光子晶体，超材料/表面或（纳米）腔[1]来改进LDO（或在某些情况下抑制）。欧洲杯足球竞彩这些改进可以取决于动量（角方向）和能量（波长），因此，可以针对特定应用定制光发射过程。

在实际材料中，所欧洲杯足球竞彩有激发都不会转化为光，并且某些能量损失了，例如声子。因此，总衰减速率是辐射（光发射）和非辐射（无光发射）的总和_tot=γ_rad+γ_恩拉德。此外，在指定的波长窗口中，可以存在两级近似值，并且在两个或多个级别以上的多个（相互作用）过渡会导致更复杂的多指数衰减。

通常，非辐射衰减的大小与固有的材料特性和质量直接相关。通常，将存在一个特定的上升时间，这会导致激发后强度的倾斜倾斜（例如，如果在发射前存在载体扩散）。这提供了其他信息来源。

检测

与时间相关的单光子计数（TCSPC）是测量光发射寿命的最常见方法。在这种方法中，例如，快速光电探测器，可以使用光电倍增管（PMT）或雪崩光电二极管（APD）来检测具有正时前期和高灵敏度的单个光子。这些检测器对每个检测到的光子产生单个电TTL或NIM脉冲，随后通过时间相关电子设备计数和定时。为了测量衰减轨迹，必须在明确定义的时间脉冲电子源。

在这种情况下，可以根据来自电子脉冲生成过程的定义明确的输入扳机来确定光子的到达时间，从而适当地重建衰减迹线。在Sparc中发光（CL）借助光纤耦合模块，将中继到时分辨的检测器单元。该检测器单元包括单光子检测器（SPD）和中性密度过滤器/颜色过滤器，以更改信号的强度和波长。该设置的示意图表示如图2所示。在系统的更复杂的版本中，可以将条纹摄像机直接安装在光谱仪上，该光谱仪可实现高光谱衰减 - 速度递减成像。

*有关可用检测方案联系的更多信息[电子邮件保护]

图2。衰减痕量采集方案的示意图。使用光纤耦合器模块（虚线）将CL耦合到光纤中，该模块将光线发送到单个超快检测器（在这种情况下为SPD）。来自检测器的信号由时间相关系统读取。

脉冲电子显微镜

许多溶液可用于制造脉冲电子显微镜。最简单的策略是使用一个由两个金属电容器板组成的静电覆盖剂，这些电容器由电脉冲充电，然后将电子束偏转并被圆柱较低某个地方的孔径遮挡。这种方法的优点是，它已经可以提供非常短的脉冲（降至30 ps），而用户友好，成本效益，易于集成，并且在占空比和频率方面具有灵活性，并且可以轻松地从脉冲到连续的光束条件。

基于覆盖物在列中的位置，可能需要调整冷凝器透镜以保持隔轭遮挡模式，其中横梁交叉位于遮盖物的中间，以防止样品上的光束条纹，从和分辨率的损失[2，3]。可以通过在电子能量较低的色谱柱中移动较高的覆盖剂来增强可以实现的时间分辨率，从而使必要的灰度电压一致地降低，从而使电容器板的充电更快地充电。

但是，由于超高的真空需求和限制空间，这种方法通常与FEG尖端不相容。另一方面，可以通过在色谱柱中引入较小的光圈来限制电子束的角分布。这些光圈可能会在连续模式下限制可达到的电流，但大大提高了时间分辨率（脉搏宽度降低到30 ps是可能的）。

产生脉冲电子束的另一种方法是通过使用飞秒激光器的超快激光脉冲对电子枪触发激光触发。该方法可以生成更短的电子脉冲（<1 ps）[4,5]。此外，在电子脉冲和样品之间发生相互作用时，激光可用于光学泵送样品，这些相互作用可用于一系列泵 - 探针电子显微镜实验，例如泵送 - 探针CL。该方法还有一些局限性。

与静电方法相比，该技术更为复杂。此外，高功率飞秒激光器和光学元件需要更多的实验室空间，并使该系统更加昂贵。同样，在静电覆盖器的情况下，不可能从连续变为脉冲模式即时切换。在这两种方法中，某些空间分辨率通常在脉冲模式下丢失，而不是连续模式。

作为第三种方法，正在商业化的快速光束空白的谐振微波腔有很大的发展[6]。此外，还有一个光激发的Blanker，将超快激光与静电隐形概念集成在一起[7]。这些可能为产生超快电子源提供替代方法。表1中列出的是具有超快激光激发和静电覆盖的电子脉冲产生的一些典型数字。

仪器响应函数（IRF）或整个系统的最终时间分辨率是由探测器/信号读数和触发系统中的电子脉冲持续时间和抖动确定的。量化的衰减痕迹将与此IRF进行卷积。如果IRF <<_e。测量金属界面上的时间反应（例如，铝或金）是实验确定IRF的绝佳方法。在这种情况下，激发后以1-10 fs的顺序发射过渡辐射，与IRF相比，它通常是无限的。因此，测得的宽度基本上对应于系统的IRF [3]。

Delmic不提供电子脉冲产生溶液；但是，该公司与众多OEM合作伙伴密切合作，以提供完整的高级时间分辨电子显微镜和CL检测解决方案，从而产生无与伦比的结果和灵活性

表格1。静电和激光驱动的掩体之间的比较。请注意，此处列出了典型的值和行为，精确的响应取决于所使用的系统和条件的确切实现（例如SEM类型，Blanker/Laser类型）。

	静电覆盖物	脉冲FS激光器
脉冲宽度	30 ps - 10 ns	<1 ps
频率	1 kHz - 80 MHz	100 kHz - 80 MHz
复杂	低的	高的
开关脉冲/连续	快速（〜1分钟）	慢（> 30分钟）
成本	低的	高的

申请

CL衰减跟踪测量对于广泛的应用非常重要。如前所述，提取的寿命取决于固有的材料特性和局部光学环境（LDOS），可用于获取两者的信息。该材料的寿命通常与（本地）质量直接相关，较短的寿命可以表示对设备/材料有害的更多非辐射缺陷。一些不良的效果，例如量子限制的Stark效应会导致更长的寿命，并且在CL寿命映射中也可以看到。

在某些情况下，材料中的载体动力学也可以在上升时间和衰减曲线中的衰减痕迹中表现出来。由于几个载波过程非常快（<1 ns），因此通常需要在系统中进行良好的时间分辨率。此类研究对于用于光电设备的磷/闪烁体材料或半导体材料（例如，光伏和LED）中的稀土掺杂材料非常有价值。欧洲杯足球竞彩

图3中的说明是在不同波长带上在Ingan LED堆栈上进行的寿命测量的示例。此外，decay-trace映射可用于研究/映射纳米级几何形状中的LDO，其中（单个）发射器（例如NV中心或量子点）与纳米光子结构集成（例如，纳米安坦纳（s），光子晶体）。

总而言之，可以监视纳米级的终身过程以及SEM提供的完整分析选项的能力，是纳米级表征材料和光学行为的强大创新工具。欧洲杯足球竞彩

图3。decay-trace直方图在INGAN量子井LED堆栈上获取的（a）A）aλ<500 nm短通滤波器选择INGAN量子孔发射和（b）Aλ= 510 - 590 nm频带通滤波器，从N掺杂的gan层。黄色带的寿命较长，清楚地显示了多重衰减特征。图像由Sophie Meuret博士（Amolf，Amsterdam）提供[8]。

参考

[1] L. Novotny和B. Hecht，剑桥大学出版社的纳米戏的原则（2006年）

[2] R. J. Moerland，I。G。C. Weppelman，M。W。H. Garming，P。Kruit和J. P. Hoogenboom，Opt。Express 24，24760（2016）

[3] S. Meuret，M。Solà-Garcia，T。Coenen，E。Kieft，H。Zeijlemaker，M。Latzel，S。Christiansen，S。Y。Woo，Y-H。RA，Z. MI和A. Polman（提交）（2018年）

[4] J. Sun，A。Adhikari，B。S。Shaheen，H。Yang和O. F. Mohammed，J。Phys。化学Lett。7，985 - 994，（2016年）

[5] A. Feist等人，超镜检查176，63 - 73（2016）

[6] W. Verhoeven，J。F。M. Van Rens，E。R。Kieft，P。H。A Mutsaers，O。J。Luiten，Ultramicroscophy 188，85 - 89（2018）

[7] I. G. C. Weppelman，R。J。Moerland，J。P。Hoogenboom和P. Kruit，Ultramicroscopy 184，8 - 17（2017）

[8] S. Meuret，T。Coenen，H。Zeijlemaker，M。Latzel，S。Christiansen，S。Conesa-Boj和A. Polman，Phys。Rev. B 96，035308（2017）

此信息已从Delmic B.V.提供的材料中采购，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此消息来源的更多信息，请访问Delmic B.V.