Universitäre Service-Einrichtung für Transmissionselektronenmikroskopie
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Kathodolumineszenz

Electron beam energy dependent Fabry-Perót interference in a 700 nm thick Si sample

Unter Kathodolumineszenz versteht man die Anregung von Licht mittels eines Kathoden-(Elektronen-)strahls. Dieses Licht wird mittels zweier Spiegel und zweier Lichtleiter aus dem TEM in ein optisches Spektrometer geleitet. An der TU Wien steht für die Forschung ein GATAN VULCAN System zur Verfügung.

Mittels dieses Detektors können allerlei Leuchteffekte studiert werden:

Kathodolumineszenz: Valenzelektronen werden in das Leitungsband gehoben (durch Energieübertrag vom Strahlelektron) und fallen dann wieder in tiefer gelegene freie Zustände zurück. Dadurch wird wieder Energie in Form von Photonen frei.

Übergangsstrahlung: Wenn das Strahlelektron sich der dielektrischen Probenoberfläche nähert entsteht ein Dipolfeld mit der (positiven) Spiegelladung des Elektrons. Beim Durchdringen der Probenoberfläche wird der Dipol annihiliert und Strahlung in Form von Photonen abgegeben. Der selbe Prozess passiert auch auf der Probenunterseite bei der Entstehung eines neuerlichen Diplos zwischen Strahlelektron und seiner Spiegelladung.

Vavilov-Cerenkov-Strahlung: Treten relativistische Elektronen durch ein Medium mit dem Brechungsindex n, und ist die Geschwindigkeit der Elektronen v größer als die Lichtgeschwindigkeit innerhalb der Probe cn=c/n, dann muss das Elektron Energie in Form von Strahlung abgeben, welche als Photonen detektiert werden kann.

Publikationen

Publikationen in peer-reviewed Journalen:

  1. Transition radiation in EELS and cathodoluminescence
    M. Stöger-Pollach, L. Kachtik, B. Miesenberger, P. Retzl
    Ultramicroscopy173 (2017), S. 31 - 35.
  2. Fundamentals of cathodoluminescence in a STEM: The impact of sample geometry and electron beam energy on light emission of semiconductors
    M. Stöger-Pollach, K. Bukvisova, S. Schwarz, M. Kvapil, T. Samoril, M. Horak
    Ultramicroscopy200 (2019) S. 111 - 124.