Microscopie électronique à balayage - Cathodoluminescence (SEM-CL)

La cathodoluminescence (CL) est un rayonnement électromagnétique, ou lumière, allant du visible (VIS) au proche infrarouge (NIR) créé par l'interaction d'électrons de haute énergie (rayons cathodiques) avec un matériau luminescent. La lumière émise porte des informations très précises sur les propriétés optiques et électroniques de l'échantillon.

En utilisant un spécialisé Microscope électronique à balayage (MEB) qui a une collection de lumière visible, la structure d'échantillon correspondante (SE) et les cartes d'émission CL peuvent être acquises simultanément avec une résolution submicrométrique. Dans certains cas, la résolution spatiale CL peut atteindre 30 à 50 nm. La cartographie CL peut être effectuée sur les deux sections transversales (XS) ou en vue en plan (PV) pour caractériser la composition localisée, le dopage, la structure et les défauts d'un échantillon, le tout avec des résolutions spatiales très élevées.

Utilisations idéales de SEM-CL

Caractérisation des matériaux - défauts cristallins, détermination de la bande interdite, états des pièges intra-bande interdite, composition, dopants
Analyse des défaillances des semi-conducteurs - localisation des défauts dans les appareils pour une analyse plus approfondie des défaillances (FA)

Points forts de la cathodoluminescence

Fournit des informations hautement localisées sur les propriétés optiques et électroniques des matériaux
Ne nécessite pas de connexions électriques

Limites de la cathodoluminescence

Nécessite un matériau luminescent - semi-conducteurs, polymères, isolants, structures photoniques métalliques
Échantillons plus petits requis, pas de plaquettes pleines de plus de 1 po de diamètre - restriction de hauteur de 3 mm
De grandes quantités de topographie, en particulier une rugosité de surface non uniforme, peuvent rendre la collecte de CL et l'interprétation du contraste plus difficiles. Les échantillons lisses sont préférés
Les contacts métalliques épais (μms) à la surface d'un appareil doivent être retirés avant l'analyse. Cela peut souvent être fait par une gravure chimique minutieuse ou dans des régions spécifiques par faisceau d'ions focalisé (FIB)
La caractérisation localisée des dopants est possible mais nécessite un choix judicieux des normes

Spécifications techniques SEM-CL

Signaux détectés: Électrons secondaires simultanés (SE) et cathodoluminescence (CL)
Longueurs d'onde détectées: 250 à 1500 nm
Imagerie / Cartographie: Oui
Résolution latérale: Varie généralement de 20 à 500 nm en fonction des conditions SEM et de la composition / topologie de l'échantillon