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oe1(光电查) - 科学论文

10 条数据
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  • 扫描电子显微镜中互补的阴极荧光寿命成像配置

    摘要： 阴极发光（CL）光谱技术为以深亚波长空间分辨率表征材料光学特性提供了有效手段。虽然获取光学光谱的CL成像技术已较为成熟，但实现纳米级分辨率的CL寿命成像仅见于少数研究。本文对比了三种不同的时间分辨CL技术及其特性：两种方案基于脉冲电子束采集CL衰减轨?！直鸩捎弥糜诘缱又诘某焓⒉龀?，或通过激光驱动电子阴极的光发射产生脉冲；第三种方案则通过连续或脉冲电子束测量CL信号的自相关函数g(2)。我们从实施复杂度、时空分辨率及电子剂量相关的测量精度三方面对这三种技术进行比较。通过研究单块InGaN/GaN量子阱样品，可直接对比三种技术的寿命测量特性：基于g(2)的方法因不影响电子柱配置而获得最佳空间分辨率的衰减测量；脉冲束方法能更精细呈现激发与衰减动力学过程。超快束闸配置可在5keV电压下产生30ps短脉冲，30keV时为250ps，重复频率最高可选80MHz（需电子柱共轭平面几何结构，会降低本显微镜的空间分辨率）。光发射配置采用250fs/257nm脉冲泵浦（重复频率10kHz-25MHz），可产生低至数ps的电子脉冲（空间分辨率略有损失）。

    关键词： 电子显微镜、超快、阴极荧光、时间分辨、量子阱

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 通过阴极荧光研究六边形和短程有序等离子体纳米孔的场局域化

    摘要： 等离子体纳米孔在纳米等离子体器件中备受关注，尤其作为生物传感平台时，纳米孔阵列能通过表面等离激元极化子高效增强和约束电磁场，提供灵敏的检测能力。在纳米孔阵列中，光学共振通常由孔间距（即相对于表面等离激元波长的周期性）决定。然而对于短程有序（SRO）阵列，局部孔间距存在变化，因此等离激元共振也随之改变。本研究采用阴极荧光技术探究SRO纳米孔的局域共振特性，并与六方有序纳米孔进行对比。阴极荧光光子图谱与共振峰分析表明：电场被约束在孔边缘区域，其共振特性既取决于孔间距也受其分布影响。这证实了电磁波的安德森局域化现象，显示出SRO纳米孔中存在局部增强的电磁态密度。

    关键词： 安德森局域化、生物传感、阴极荧光、等离子体纳米孔、表面等离极化激元

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 三维等离子体金锥体近顶端的远场辐射

    摘要： 三维等离子体金锥结构是纳米光学中广泛应用的器件，可用于实现纳米级成像、增强光谱分析、约束光源及超快光电子发射。为深入理解其辐射特性（尤其是纳米尺度尖端附近的辐射行为），我们采用具有高空间与能量分辨率的阴极荧光光谱技术进行研究。通过局部电子激发，我们观测了开口角分别为13°和47°的三维金锥在可见光波段产生的等离子体诱导辐射。发现13°锥尖端的辐射强度远弱于47°锥。有限时域差分模拟表明：对于小开口角锥体，尖端产生的等离子体模式能沿锥轴高效传导；而大开口角锥体中生成的等离子极化激元则存在更强的辐射阻尼。值得注意的是，两种锥体最强烈的辐射均产生于尖端后方数百纳米处，而非严格意义上的尖端位置。本研究为设计作为约束光源或光吸收器的等离子体金锥提供了重要参数依据。

    关键词： 等离子体激元学、表面等离子体耦合发射、阴极荧光、金锥

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 2016年欧洲显微镜学大会：会议录 || 等离子体晶体波导的角分辨阴极荧光

    摘要： 光子晶体（PhC）波导中的慢光操控有望推动未来光信息处理与通信技术（如光缓冲和光压缩）的发展[T. Baba，《自然·光子学》2卷465-473页(2008年)]。利用等离子体晶体（PlC）带隙的波导技术也已被证实[S. I. Bozhevolnyi等，《物理评论快报》86卷3008-3001页(2001年)]。然而，控制表面等离极化激元（SPP）脉冲所必需的导模色散特性尚未被阐明。如今，高空间分辨率的电子束光谱技术是观测电磁模式的强有力表征工具。电子显微镜中的动量分辨光谱尤其适用于研究引入光子晶体[R. Sapienza等，《自然·材料》11卷781-787页(2012年)]和等离子体晶体[H. Saito与N. Yamamoto，《纳米快报》15卷5764-5769页(2015年)]的局部改性结构的精细光学特性。我们通过扫描透射电子显微镜（STEM）中的角分辨阴极荧光光谱，研究了等离子体晶体波导中SPP的色散特性。研究发现导模SPP具有两个独特特征：i) 壁面相位移动的能量依赖性；ii) 源于等离子体晶体结构周期性的波导带隙（WBG），这使得导模SPP在宽能量范围内保持较小群速度。

    关键词： 慢光、等离子体晶体、阴极荧光、波导、动量分辨光谱学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 2016年欧洲显微镜学大会：会议录 || 基于扫描电子显微镜的核壳LED电光特性表征及包含阴极荧光与电子束感生电流激发的集合体成像模拟

    摘要： 三维（3D）纳米与微米结构（NAMs）正受到广泛关注，并在光电子学和传感器等多个应用领域引发讨论。例如基于氮化镓（GaN）的核壳结构三维发光二极管（LED）相比传统平面LED具有显著优势：通过高纵横比可大幅增加六边形GaN柱侧壁的活性区域——在相同衬底面积工作电流下，能降低InGaN量子阱（QW）内的电流密度[1]。因此需要相关方法对单个结构及集合体进行高空间分辨率的局部电光特性表征。通常采用电子显微镜研究此类3D-NAMs的几何形貌与特性，通过扫描电镜（SEM）进行垂直特征成像时需特定样品倾斜角度（如约30°）。基于SEM操纵装置的电子束感应电流（EBIC）技术证实了单个3D-LED中pn结的存在及核壳掺杂类型，而阴极荧光（CL）则揭示了量子阱的光学特性[2]。但与平面区域的SEM检测不同，电子探针与3D-NAMs的相互作用及其周围环境会产生显著影响。在3D-NAMs集合体中，部分入射电子会散射至相邻结构，常规SEM信号（二次电子SE、背散射电子BSE、CL、X射线发射）会受到部分遮挡。这种相互作用会影响SEM成像对比度，且探测信号中包含与电子束斑材料特性无关的成分。由于这些寄生信号产生于原始相互作用区域附近，大多数（全局）SEM探测器无法将其与原始信号源分离。特别是散射事件发生在样品（衬底与NAMs）的扩大体积内，导致激发密度降低及寄生效应——例如缺陷相关的黄光发射（YL）会产生显著贡献。 我们展示了采用配备SE、束内SE、低压BSE、EBIC及单色CL检测系统以及压电控制操纵装置的场发射扫描电镜（FE-SEM）获得的InGaN/GaN核壳LED研究结果（见图1）。改进的抛物面收集镜可在30°倾斜视角下测量最大4英寸平面样品的发光。为定量解读CL和EBIC测量值及图像对比度，需通过物理建模实现SEM图像及探针斑点空间能量传递的解析，这通过模拟程序MCSEM[3]完成。该程序模拟图像形成的不同阶段，并以GaN为模型材料生成复杂NAM形状的SEM图像。模拟要素包括电子探针形成、样品结构的三维模型、电子探针与固体通过散射轨迹的相互作用、二次电子发射及不同类型电子探测器（见图2和图3）。通过评估NAMs内部特定体积沉积的散射能量作为成像信号（该能量与半导体相应体积内电子-空穴对的产生速率相关），可深入理解CL和EBIC成像机制。实验验证表明该模拟揭示了集合体导致的边缘对比度与信号遮挡，以及3D-NAMs集合体内的初级电子散射。通过吸收电流（EBAC）可实现定量对比，模拟还展示了EBIC的伪影——特别是因产生速率降低导致的边缘对比度，以及相邻结构散射产生的寄生信号。

    关键词： 电子束感生电流、阴极荧光、电子束感生电流、扫描电镜模拟、核壳结构发光二极管

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 具有金属-绝缘体-金属结构的等离子体谐振器阵列中间隙模式与晶格模式的杂化

    摘要： 等离子体激元谐振器阵列作为增强光-物质相互作用的平台引起了极大关注，并已被研究应用于各类光学器件，如传感器、发光器、光催化剂等。在等离子体激元谐振器阵列中，局域与传播的等离子体激元模式会发生杂化，这会导致色散曲线中等离子体激元能带的反交叉现象。然而迄今为止，模式对称性如何影响这种杂化过程仍不明确——特别是当杂化发生在具有高度对称性的特定倒易晶格点（如Γ点）时。本研究采用动量分辨阴极荧光-扫描透射电子显微镜技术，全面表征了Γ点处的模式杂化现象。我们的研究从理论与实验层面揭示了模式对称性选择定则的存在，该定则明确了晶格模式与局域模式之间的特定杂化配对关系。

    关键词： 模式杂化、等离子体晶体、色散关系、三角晶格、阴极荧光、动量分辨光谱学

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [2019年IEEE光子学会议(IPC) - 美国德克萨斯州圣安东尼奥 (2019.9.29-2019.10.3)] 2019年IEEE光子学会议(IPC) - 提高硅衬底上InAs量子点激光器的可靠性

    摘要： 利用关联电子显微镜技术，我们表征了InAs量子点（QD）结构中的光电特性和位错结构属性。结果表明，尽管位错显著影响量子点的发光性能，但与量子阱结构相比，位错攀移增强的复合速率在老化过程中明显减缓。

    关键词： 量子点激光器、扫描透射电子显微镜（STEM）、位错、硅光子学、阴极荧光、硅基III-V族半导体

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • [IEEE 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 用于电子显微镜光谱干涉测量的电子驱动光子源

    摘要： 光子诱导近场电子显微镜近期被用于研究纳米结构中场分布的动态过程，其采用飞秒技术使激光束同时激发电子显微镜内的光电发射电子枪和样品。随后电子束探测激光诱导的激发态。然而要实现探测电子动力学的阿秒级时间分辨率具有挑战性，这需要电子波与激光之间达到完美同步。最近有学者提出基于阴极荧光（CL）的替代方案：高速电子与精密设计的电子驱动光子源（EDPHS）相互作用时会产生超短光脉冲辐射，这些辐射聚焦于样品表面（图1a）。样品同时与EDPHS辐射和电子发生相互作用，阴极荧光发射强度受样品与EDPHS间距调控。通过记录样品与EDPHS辐射之间的间距-能量关联图谱，可重建样品的光谱相位和时变响应特性。本研究采用变换光学原理设计、制备并研究了用于电子显微镜光谱干涉测量的EDPHS结构。该结构通过在金薄膜上运用聚焦离子束钻孔形成规则孔阵列（图1c），其孔分布与尺寸经过精确调控以实现聚焦光波的产生。此外，整体结构支持传播表面等离子极化激元的双曲色散特性，从而显著增强辐射通道。我们通过阴极荧光与电子能量损失谱实验揭示了该自制光源的宽频特性及其辐射相干机制，实验结果与数值模拟高度吻合。

    关键词： 飞秒技术、光谱干涉测量法、光子诱导近场电子显微镜、电子驱动光子源、阴极荧光

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 斜入射快速带电粒子穿过石墨烯时的能量损失与渡越辐射

    摘要： 我们针对扫描透射电子显微镜（STEM）中斜入射单层石墨烯的带电粒子能量损失通道进行了完全相对论计算，区分了以电子激发形式（欧姆损耗）沉积在石墨烯中的能量与以渡越辐射（TR）形式发射到远场的能量。通过定义描述纵向和横向激发过程的两个石墨烯面内介电函数（分别对应这两种能量损失通道），构建了问题模型。采用多种石墨烯电导率模型作为这些介电函数的输入参数，使我们能够讨论斜入射对太赫兹（THz）至紫外（UV）宽频范围内多个过程的影响。特别地，在THz频段，我们证明石墨烯电导率的非局域效应在推迟区并不重要，并展示了渡越辐射谱的纵向与横向贡献呈现强各向异性的角分布特征——这种特征可通过STEM中的阴极荧光测量清晰区分。此外，我们探究了中红外（MIR）频段斜入射快带电粒子激发石墨烯光学响应中所谓横向模式的可能性。最后我们发现：除MIR至UV频段纵向欧姆能量损失通常存在的高能峰外，斜轨迹下横向欧姆能量损失的平面分布可能呈现强方向性特征，该特征有望通过STEM中对石墨烯的动量-角度分辨电子能量损失谱观测到。

    关键词： MIR（中红外）、能量损失、STEM（扫描透射电子显微镜）、太赫兹（THz）、切伦科夫辐射、紫外（UV）、石墨烯、阴极荧光、斜入射、欧姆损耗

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 采用束减速技术的极低能量（100电子伏特）电子束激发AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管结构发光

    摘要： 我们开发了一套低束能阴极荧光（CL）系统。该系统由配备束减速（又称"减速"）工具的扫描电子显微镜和CL检测系统组成。利用该系统研究AlGaN/GaN基高电子迁移率晶体管结构时，即使在100电子伏特能量下仍观测到带边发射。经数秒等离子体辐照后，带边发射显著减弱。这种低束能阴极荧光技术对表面状态高度敏感，可用于器件制备中干法工艺的优化。

    关键词： 高电子迁移率晶体管，低束能，氮化铝镓/氮化镓，束减速，阴极荧光

    更新于2025-09-10 09:29:36