什么是能量-动量阴极发光成像?

在电子束激励下辐射的光的若干方面可以使用阴极发光成像表征。CL的角度/动量分布是可以分析的一个方面。角度分辨的CL是众所周知的方法，已经用于测量（纳米）天线的方向性，以进行发射的多极分解，分离相干和不连贯的Cl，并定量模拟分散体等。

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角度解析光谱技术

在2D傅里叶成像方法中直接测量角度轮廓是执行角度分辨光谱的一种方法[1]。在这种情况下，以高角度分辨率获得完整的角度图案。在带通滤色器的帮助下实现光谱滤波，具有10-100nm的典型带宽。

尽管对某些应用程序非常强大，但这种类型的角度解析成像并不总是最好的方法。特别地，在对称系统中，角/动量信息的（主要）部分是冗余的，因此不需要确定完整的角度分布。另外，可以测量的光谱分辨率和频谱数据点的数量受到必须使用带通滤波器的事实的限制。由此，难以研究分散材料并探测（准）周期系统中的探针结构，以指定示例。欧洲杯足球竞彩

能量动量成像

本文讨论了可用于SPARC的互补角度解析方法，称为SPARC能量动量（E-K）成像或波长和角度分辨的CL（Warcl）。通常，该方法与高光谱CL成像集成了“常规”角度分辨的CL成像。具体地，将角度图案投影到光谱仪的入口狭缝上，其在角势/动量空间中滤除图案（如图1所示）。一旦光通过衍射光栅分散，使用CMOS阵列或2D CCD获得混合E-K图像。

图1。示意图，示出了能量 - 动量（波长角）成像。可以使用蓝色箭头（LSEK方法）所示的两个透镜在狭缝上扫描角度图案。在右边，（1）示出了具有传统角度分辨成像（10mm处的狭缝）获取的平面原始角度分辨图像。在散装单晶GaAs衬底上测量数据。(2）全色图像，狭缝宽度为100 μm，将抛物面中心隔离在角轮廓内。（3）使用100μm狭缝宽度和光栅中的射频获取的原始E-K（λ-θ）图像，使得光沿水平方向分散在波长中，同时保持垂直方向上的角度信息。在波长方向上，可以清楚地区分GaAs的特征带边缘发射。图像从[1]中获取。

在上图中，水平方向表示λ/ E轴，垂直方向表示对应于抛物面的中心部分的单组昼夜角/矩（θ/ k）（如图1所示）。

类似于高光谱成像，光谱分辨率通过使用的衍射光栅和相机阵列的组合来测量。就像其他角度解析的方法一样，必须将原始图案映射到直角并为每个相机像素覆盖的实心角进行整流[1-3]。

在图2中，这种方法应用于绝缘体上硅(SOI)衬底。在这个样品中，硅氧化物的本征辐射缺陷₂层在CL发射光谱中占主导地位。这一层被放置在两个反射硅层之间，在λ -θ空间中产生丰富的干涉图样。对于单个地图，只对一个角度空间进行采样(一组θ角);然而，这仍然提供了完整的光学响应，就像一个体系统显示了一个方位对称的响应。高光谱分辨率显著有助于解决SOI系统中复杂的光学干涉行为，表明这种角度分辨成像技术在这种情况下非常有用。通过正确的坐标变换，同样的数据也可以表示为E-k map，这是映射(模态)色散时的一种合适的数据表示形式[2-4]。

图2。在SOI晶片上测量的混合谱 - 角（λ-θ）图（220nm厚的Si器件层和2μmsiO₂盒子层）。光谱和角度切割分别显示在顶部和右侧。切割在θ= 25°和λ= 650nm处拍摄，如白色虚线所示。在右侧，相同的数据在E-k空间中可视化。使用10 kV，1.1 na电流，200μm狭缝宽度和180秒的集成时间来获取数据。Sample由Andrea Cordaro（Amolf，Amsterdam）提供。

LSEK技术

如所讨论的，单个λ-θ映射足以实现方位而视对称的系统;然而，在打破这种对称性时，需要更多的角度/动量信息来完全获取光学响应。为了包括由抛物面镜覆盖的完整角度/动量范围，可以使用在输入狭缝之前放置的两个透镜（如图1所示）扫描傅里叶图案。通过横向扫描这些透镜，傅里叶图案跨越输入狭缝，其中平移步长对应于狭缝宽度。这种技术被称为镜头扫描能量 - 动量成像（LSEK）。

本文演示了LSEK如何将LSEK应用于铝椭圆形等级靶向天线的示例，其在具有电子束的中心被激励。在采集期间，使用漂移校正稳定电子束位置。图3中所示是审查的Bullseye和LSEK数据形式的SEM图像。

图3。(左)偏心距为0.6的椭圆靶心天线的扫描电镜显微图。给出了电子束激发位置。（中心）通过为57个不同的镜头位置带来多个E-K采集而获得的原始复合LSEK图像。该图像对应的中心波长为600 nm，带宽为17 nm。蓝色箭头表示右侧所示的中心λ-θ切片。在30kV，6.3Ana，每片80秒的积分时间和150μm的狭缝宽度下获得图像。从[3]中取出了图像。

图3中的λ-θ映射表明，可以通过波长和角度空间监测该天线的色散和方向性。应注意，对于远离抛物面的中心的其他镜子切片，角度方向不再对应于单独的θ角度，但对应于θ和φ（方位角）的组合。LSEK技术使得能够检索的所有φ的信息，其可用于在这种椭圆结构中表征各向异性光学性质。LSEK扫描产生高分辨率3D数据集，其可以作为不同φ的λ-θ/ k映射的一组λ-θ/ k映射，或者作为一组波长滤波的角度分布。

在这次LSEK测量中，波长分辨率为1.8 nm，得到246个角廓线，其中5个如图4所示。这些角度轮廓表明，方向性随波长急剧变化，但也表明，椭圆形状的靶心强烈影响图案。该LSEK数据集的电影以波长过滤的角度剖面和E-k地图形式表示整个数据集。虽然这里只给出了单个电子束位置的数据，但是可以参考结构对电子束进行扫描，并可以得到不同激发位置的E-k数据来研究方向性[3]的空间依赖性。

图4。从椭圆靶向上获取的完整3D LSEK数据集中提取的角度型材（参见图3）。中心波长/能量在上面表示（配置文件有1.8nm带宽）。从[3]中取出了图像。

结论和前景

综上所述，本文提出的E-k成像技术可以非常全面地表征(纳米)材料在波长/能量和角度/动量空间中的光学特性。欧洲杯足球竞彩该方法可用于分离CL[2]的相干和非相干形式，探测复杂1D和2D光子晶体中的模态色散[2,4]，以及监测纳米天线几何结构[3]的方向性。对于像LED材料这样的高效光源，集成时间可以减少，从而实现更快、更高分辨率的欧洲杯足球竞彩E-k映射和LSEK扫描。

参考

[1] T.Coenen等人。，Appl。物理。吧。99,143103（2011）

[2] S. Mignuzzi等，ACS Photonics 5,1381-1387（2018）

[3] T. Coenen et al.， ACS Photonics 6,573 -580 (2019)

[4] S. Peng et al.， Phys。Rev. Lett. 122, 117401 (2019)

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