扫描电镜形貌图像 酷塞目北京办公室 驰奔 元素面分布图

六、阴极荧光：酷塞目北京办公室 驰奔

1、定义：阴极荧光是当电子束轰击固体样品时,有些材料中的某些元素被激发光（如矿物，生物，半导体），光谱范围在紫外，可见或红外波段所发射的电磁辐射，这种现象可以被用来检测矿物，半导体和生物样品中痕量元素（ppm级别，用X射线波谱WDS或者X射线能谱EDS都是不能实现的）的分布。酷塞目北京办公室 驰奔

成因：可以通过固体的电子能带理论来解释阴极发光现象。这些材料的特点是具有一个所有的电子能态都被占据满的价带和一个空的导带；价带和导带之间有一能量间隔为Egap的禁带。当高能束电子在这种材料中受到非弹性散射时，充满价带的电子可以提升到导带，使得价带留下空穴，而导带多出一个电子，形成电子-空穴对。当没有偏压使得电子-空穴分离，电子和空穴可能复合，与Egap相等的多余能量以光子的形式释放出来。由于带间隔是严格确定的，所以光子携带特征能量。酷塞目北京办公室 驰奔

2、阴极荧光的出射深度和范围：韧制辐射的区域，都可以产生CL，因而CL的空间分辨率很低。但相对光学显微镜的分辨率要高，与作用区的尺寸相关。酷塞

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3、成像机制： 电子--空穴的衰减受到样品中杂质原子或者晶体物理缺陷影响，因而引起光子能量和辐射强度的改变。

扫描电镜阴极荧光成像原理和光学显微镜阴极荧光的原理一样，酷塞目北京办公室 驰奔

扫描电镜需要阴极荧光CL附件：主要是对可见光等进行分析观察。与热阴极光学荧光显微镜类似。

光学显微镜也需要CL附件：主要是电子枪（冷阴极或者热发射）附件和真空系统（冷阴极用低真空系统，热阴极用高真空系统）等。

光学荧光显微镜照片酷塞目北京办公室 驰奔

阴极荧光波谱 阴极荧光CL照片 扫描电镜样品SE形貌照片

七、电子束感生电流：EBIC（Electron Beam Induced Current） 酷塞目北京办公室 驰奔

当扫描电镜电子束作用于半导体器件时，如果电子束穿透半导体表面，电子束电子与器件材料晶格作用将产生电子与空穴。这些电子和空穴将能较为自由地运动，但如果该位置没有电场作用，它们将很快复合湮灭（发射阴极荧光），若该位置有电场作用（如晶体管或集成电路中的pn结），这些电子与空穴在电场作用下将相互分离。故一旦在pn结的耗尽层或其附近位置产生电子空穴对，空

穴将向p型侧移动，电子将向n型侧移动，这样将有一灵敏放大器可检测到的电流通过结区。该电流即为电子束感生电流（EBIC）[1～3]。由于pn结的耗尽层有最多的多余载流子，故在电场作用下的电子空穴分离会产生最大的电流值，而在其它的地方电流大小将受到扩散长度和扩散寿命的限制，故利用EBIC进行成像可以用来进行集成电路中pn结的定位和损伤研究。 酷塞目北京办公室 驰奔

EBIC成像有加偏压和不加偏压两种成像方式，由于加偏压成像时需要计算匹配电阻和电容的大小，且需要将输入端口置于固定状态，故在实际应用中大多采用无偏压成像。利用无偏压EBIC成像，可以清晰地观察到pn结的位置。