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常见的研究工具，神奇的妙用: 热度 26 chenbinmse 2011-2-11 18:26; 科学网上很多博主以及读者可能有着理工科的背景，比如生物学，物理，化学，材料学等等领域。提起一种再常见不过的仪器，扫描电镜（Scanning Electron Microscope)，大家可能众所周知，甚至自己亲手做过。它最常见的功用就是利用二次电子secondary electron (SE)成像来观察物体（样品）的表面形貌。不同于一般的光学显微镜，扫描电镜的放大倍数更高（～500K），有的甚至可以达到观察原子的级别。下面我谈一谈扫描电镜的另外两个重要且神奇的功用：（1）electron-beam-induced current (EBIC) 和（2）cathodoluminescence (CL)，给大家提供一点信息。很多文章由于有了这两个方面的表征，文章不仅更加系统全面，而且档次一下子提起来，发到CNS，Nature子刊，JACS，AM, AFM, Nano Lett, Phys Review系列等不再是梦想。在阐述EBIC和CL的原理之前，首先看下面的一个简单图片，以给我们一个感性的认识：在上图中，都是在同一个区域测试的。（左）边的图像，就是我们一般常见的二次电子(SE)像，是看表面形貌的。对于这个样品，由于表面非常平坦，基本上看不出有用的价值信息。然而当我们把扫描电镜打到EBIC模式（中间的图片），我们就看到了非常漂亮的点状的和线条状的信息。然后当我们再转到CL模式（右图），又发现了其他的信息，其中有些信息是和EBIC得到的信息是相对应的。有了上面的感性认识，那么再回到EBIC和CL是用什么来成像的，我们能从这两种模式中得到什么有用的信息。首先对EBIC来说，当用扫描电镜中的电子束轰击样品时，会在样品中产生载流子。我们一般常见的样品都不是完美的，都是有各种各样的缺陷的。在有缺陷的地方，载流子被复合的多，因而就会产生不同于其他没有缺陷地方的衬度，最后在图片中就会显示点状或线状的信息（如中图）。说得再通俗点，现在全世界都在大力开发太阳能电池。对于影响太阳能电池效率的各种缺陷，EBIC的技术表征提供了很多信息。 CL的原理有点类似，也是利用载流子的复合。只不过EBIC提供的是样品的电学方面的信息，而CL是通过探测载流子复合时发出的光谱来表征样品的光学性能。现在用来做发光二极管LED的许多材料，在研究和比较它们的发光行为时，CL技术可以提供许多有用的信息。这里只举了一个简单的例子，和大家分享一下其实再常见不过的扫描电镜，如果挖深，也能得到许多神奇的妙用，我们做科研更是如此。有兴趣的朋友，可以参考下面的review文献继续深入了解。 Assessment of semiconductors by scanning electron microscopy techniques， Comprehensive Semiconductor Science and Technology , 308-356 (2011) (Elsevier). 附文章下载： CL-EBIC review.pdf; 个人分类: 研究视野|20902 次阅读|63 个评论

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