阴极射线发光

✍ dations ◷ 2025-07-27 12:16:08 #阴极射线发光
阴极射线发光(Cathodoluminescence,CL)或阴极发光、阴极射线致发光,是一种冷发光现象,指的是磷光体之类的材料受电子照射时发射出可见光的现象。阴极射线发光常见于老式电视的显像管;其利用电子束在电视屏幕内侧的磷光体上来回扫描,通过控制屏幕上不同区域的发光强度生成图像。半导体中的冷发光来源于导带中的电子和价带中的空穴的重新结合时以光子形式发射出的能量。这些光子的能量(或颜色)取决于材料的性质、纯度以及其中的杂质。但在此之前,价带中的电子需要先受激进入导带。在阴极射线发光中,价带电子被高能电子束所激发。高能电子射入材料后还会造成材料中二次电子、俄歇电子和X射线的发射;这些电子会再次在材料内部发生散射,产生更多的电子。最终,每一个入射的电子会导致多达103的二次电子的发射。当这些二次电子的动能达到能隙的三倍时( E k i n ≈ 3 E g {displaystyle E_{kin}approx 3E_{g}} ),就会激发价带电子进入导带。用电子束激发材料发光和光致发光相比的优势在于,后者对材料能隙的观测受限于入射光的能量。因此,几乎所有的非金属材料都可以运用阴极射线发光手段进行表征。在地质学、矿物学、材料科学和半导体工程学中,结合了阴极射线发光探测器的扫描电子显微镜或光学显微镜被用于探测半导体、岩石、陶瓷器和玻璃等材料内部的结构,以获取这些材料的组成成分、生长情况和品质。电子显微镜使用聚焦后的电子束照射于样品上;从样品中激发出的光通过某些光学系统(例如椭面镜)进行收集。光导纤维将这些光从显微镜内部传导出来后,单色器(英语:Monochromator)可以分离这些光所包含的不同波长成分,然后使用光电倍增管进行测量。若对显微镜视野内的区域进行扫描,并在电子束扫描到每一点时测量样品所发出的光;将这些测量结果汇集起来即可绘制出阴极射线发光的“分布图”,表现的是显微镜视野区域内光学活动的分布。另一种实验手段是仅让电子束照射样品上的某一固定点或固定区域,然后获取这一区域的光谱。如果用感光耦合元件代替光电倍增管,则可以测量全光学频谱(高光谱影像)。基于电子显微镜的阴极射线发光实验手段的主要优势是其空间分辨率。扫描电镜的分辨率一般在几十纳米左右;(扫描)透射电子显微镜的分辨率甚至能达到几个纳米。另外,如果使用脉冲式的电子源甚至可以实现时间分辨率达到纳秒到皮秒级别的测量,可被应用于低维度半导体结构(例如量子阱和量子点)的研究。虽然基于电子显微镜的阴极射线发光探测仪提供了较高的放大倍数,但基于光学显微镜的阴极射线发光探测仪的优势在于可以看到样品原本的颜色。最新开发的系统结合了两者的优势 。虽然直接带隙半导体(例如砷化镓或氮化镓)的阴极射线发光现象最明显(最适合用上述实验手段对其进行测量),但是间接带隙半导体(例如硅)中也有微弱的阴极射线发光现象。利用位错硅的发光和本征硅相异的特征,可以检测出集成电路中的缺陷。最近,基于电子显微镜的阴极射线发光测量也被用于研究金属纳米颗粒的表面等离子共振。金属纳米颗粒的表面等离子体也能吸收光和发光,但这一过程和半导体中的发光是不同的。同样,阴极射线发光也被用作探针,对平面介电光子晶体和纳米结构光子材料的局部态密度进行测量。

相关

  • 《细胞》《细胞》(Cell)为一份同行评审科学期刊,主要发表生命科学领域中的最新研究发现。《细胞》刊登过许多重大的生命科学研究进展,与《自然》和《科学》并列,是全世界最权威的学术杂志
  • CD8CD8受体(英语:CD8-receptor)是细胞毒性T细胞的膜上标记(surface marker)之一。当病菌入侵人体,有一部分必定会被广布的抗原呈现细胞(此时主要指非B细胞的巨噬细胞及棘状细胞)给吞噬,
  • RNA聚合酶IIIRNA聚合酶III(又称Pol III)是真核细胞中通过转录DNA来合成核糖体5S rRNA、tRNA等小RNA的酶。由RNA Pol III转录的基因属于“管家”基因。因为这些基因需要在所有类型的细胞和
  • 美国音乐美国音乐反映了该国多元种族混合的文化。该国音乐受到西非、爱尔兰(英语:music of Ireland)、苏格兰(英语:music of Scotland)和欧洲大陆音乐的影响,最出名的音乐类型包括爵士、蓝
  • 慕拉德斐里德·穆拉德(英语:Ferid Murad,1936年9月14日-),阿尔巴尼亚裔美国人(英语:Albanian American)医生和药理学家。获得1998年诺贝尔生理学或医学奖,科索沃科学和艺术学院(英语:Academy o
  • 国家肖像馆英国国家肖像馆(National Portrait Gallery),是英国的一家肖像艺术画廊,坐落在伦敦特拉法加广场旁边,英国国家美术馆的北侧。自1856年起,肖像馆向公众开放。肖像馆收集了历史上的
  • 格拉斯哥艺术学院格拉斯哥艺术学院(Glasgow School of Art)创立于1845年,坐落在格拉斯哥的加内特希尔(Garnethill)区,是苏格兰历史悠久并且目前唯一独立的艺术学院。1845年,公立格拉斯哥设计学院(Gla
  • 退行发育(Anaplasia)逆行性生长(Anaplasia),是指成熟的正常细胞非正常地复归未成熟的细胞,为恶性肿瘤(malignant neoplasms)的指标性症状。大多数癌细胞会导致细胞去分化,让细胞无限制的分裂。但发生在
  • 工匠手工艺人(英语:Artisan,或称为匠人、匠师)是指拥有某项熟练技巧,从事传统手工艺的工作者。古时的手工艺是以师徒制度传承,学徒跟随匠师担任助手,在日常工作中学习手工的技术和知识;
  • 挪威电信挪威电信(Telenor ASA 挪威语发音:.mw-parser-output .IPA{font-family:"Charis SIL","Doulos SIL","Linux Libertine","Segoe UI","Lucida Sans Unicode","Code2000","Gentiu