製品概要
Attolight社の、SEMとカソードルミネッセンス光学系を完全一体化した、世界唯一の低温・超高感度カソードルミネッセンス顕微鏡システムです。
面倒な光学調整が一切不要の独自光学設計で、DUV-NIRまでをカバー、歪のない広い観測視野、高速スペクトルマッピング、低温測定を実現。さらにストリークカメラと組み合わせて、ピコ秒時間分解測定も実現。
基礎研究・開発から品質管理など産業用途にまで対応する、これまでのCL-SEMの常識を覆す顕微鏡システムです。
特長
- 電子レンズと高NA (0.71)光学対物レンズを一体化
- SEM像と同一視野のCL像を観察
- 面倒な鏡調整は一切不要
- 超高感度・高速マッピング測定
- 歪みのない広い観測視野：～ 300 μm
- SEMとCLを統合的に操作・測定
- 観測波長：180 nm ～ 1.6 um
- 高精度6軸ステージ
- 低温測定：10 K ～
- パルス電子源によるピコ秒時間分解測定
- フォトルミネッセンス(PL)測定
用途
- LED材料の評価
- ワイドギャップ材料の評価(GaN, SiC, Ga2O3)
- 太陽電池やパワーデバイスなどの開発、品質管理、故障解析
- ナノスケール光デバイスの評価 (プラズモニクス)
- キャリアの蛍光寿命やダイナミクス観察
- EBIC像/CL像/SEM像の同時複合測定
測定例
ウェハー分析:6インチGaNウェハーの全面及び局所マッピングイメージ
GaNウェハー全面の
カソードルミネッセンス
強度イメージ(362 nm)
*測定時間:約15分
各種局所イメージ
ウェハー専用モデル外観
欠陥評価:エピタキシャル層の欠陥計数
カソードルミネッセンス強度イメージ(365 nm)
GaNの貫通転位検出
・高速、非破壊
・自動計数 5E9 cm-2まで
欠陥数： – 882
貫通転位密度： – 3.1E8 cm-2
欠陥評価:薄膜太陽電池のピンホール検出
超高感度設計により、25×25 um領域の測定を約1分で実現
カソードルミネッセンス強度イメージ
(25x25um、256×256点、65秒)
ピンホール欠陥があるとその位置から青色光が発光
Siテクノロジー:Siの点欠陥と線欠陥の同定
InGaAs検出器の搭載により、近赤外領域の測定も可
ZnO NWsの時間分解カソードルミネッセンス測定
パルスレーザーにより電子銃をパルス化することで時間分解測定を実現
窒化ホウ素（BN)の時間/波長分解カソードルミネッセンスイメージ
欠陥評価
新チャネル材料(InPトレンチ)の欠陥検出
Collaboration – IMEC, Unpublished results
パワーデバイス 3C-SiC、4H-SiC
Collaboration – Anvil Semiconductors
GaNテクノロジー
GaNレイヤーのCL分析
CL強度イメージ
SEMイメージ
測定条件
・128 x 128 点
・10 ms/点
・加速電圧: 7 keV
・室温
GaNテクノロジー
各レイヤー毎の平均Al濃度分析
CL強度イメージ
SEMイメージ
GaNテクノロジー
AlGaNレイヤ-のCL分析
CLスペクトル
CLピークシフト分析に基づくAl比率の同定
(精度：1% 以下)
Collaboration – Fraunhofer IMWS
Unpublished results, F. Altmann
GaNテクノロジー
AlGaNバッファーレイヤーの歪みマッピング
故障解析
InGaN/GaN グリーンレーザーダイオード
レーザー(新)の平均CLスペクトル
‘Nanoscale Investigation of Degradation and
Wavelength Fluctuations in InGaN-based
Green Laser Diodes’
IEEE Transactions on
Nanotechnologies 15, 274 (2016)
Collaboration – Univ. Padova & Cagliari
Profs. M. Meneghini, G. Meneghesso, M. Venzi & E. Zanoni
故障解析
CIGS太陽電池の組成変動分析
CLのピーク波長イメージ
CLのFWHMイメージ
平均CLスペクトル
Collaboration – Empa (Switzerland) B. Bissig
ナノフォトニクス
歪みに起因するバンドギャップシフト (GaN/AlGaN core-shell NWs)
GaN coreのCLスペクトル
AlGaN shellによって誘起されたGaNコアへの圧縮歪みをCLスペクトルで観察
・点1 – 歪み無しGaN
・点2 & 3 – 歪みGaN
→ CLスペクトルが紫外側へシフト
‘Strain-Induced Band Gap Engineering in Selectively Grown GaN–
(Al,Ga)N Core–Shell Nanowire Heterostructures’
Nano Lett. 16, 7098–7106 (2016)
Collaboration – EPFL
A. Fontcuberta i Morral
ナノフォトニクス
局所状態密度イメージングInGaN/GaNマイクロディスクのWhispering gallery modes (WGM)
‘Effect of Threading Dislocations on the Quality Factor
of InGaN/GaN Microdisk Cavities’
ACS Photonics 2, 137-143 (2015)
Collaboration – Univ. Cambridge – T. Zhu & R. Oliver
カソードルミネッセンス(CL)とは
カソードルミネッセンス(CL)とは、電子線を試料に照射した際に励起される光のこと。
CLの利点
・“nm”の空間分解能
・ワイドギャップ材料の励起
・高空間分解SEM像と光学特性の同時測定
・EBICやPLとの複合測定
装置外観
カソードルミネッセンス光学系内蔵SEM
6軸サンプルステージ
・6軸 (X,Y: 25 mm, Z: 3 mm, 回転:35°, 傾きX, Y:3°)
・最小送り:1 nm
・位置再現性: 100 nm(フルレンジ)、< 2 nm (100 nmレンジ)
・低温クライオスタットに対応
分光器・検出器
観察視野の比較
放物面鏡を使用する標準的なカソードルミネッセンス測定では、 観察視野が5 um程度と非常に狭い領域に限られます。
一方、Attolight社製品では独自の光学設計により、 300umの広い範囲で歪みのない観測視野を実現し、 低密度な結晶欠陥の評価に大きな威力を発揮します。
Attolight社製品
放物面鏡を使用した場合
SEMイメージと同一視野のカソードルミネッセンスイメージ
CW測定と時間分解測定イメージの比較
サンプル：Nanowire-based LEDs (InGaN/GaN)
時間分解測定でもCW測定と同様に明るいカソードルミネッセンスイメージが取得できます。
CW測定
・256×256 ピクセル
・1 ms/ピクセル
・10 keV
・測定温度:10 K
時間分解
測定
(5 ps、80 MHｚ)
・128×128 ピクセル
・1 ms/ピクセル
・10 keV
・測定温度:10 K
SEM/CL/EBIC 複合測定
EBICとCLの相関
サンプル：InGaN/GaN NWs array
ハイパースペクトラムデータの取得
ハイパースペクトラムデータの処理1:任意波長でイメージの再構成
特定のピーク波長を使ってイメージを再構成可能
ハイパースペクトラムデータの処理2:任意の点でスペクトル表示
任意点のスペクトル表示が可能
解析ソフトの多言語表示
10種類の言語から選択可能
