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走査型電子顕微鏡(SEM)とカソードルミネッセンス(CL)の統合システム、時間分解測定も可
低温・超高感度カソードルミネッセンス顕微鏡システム

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カソードルミネッセンス測定システム Attolight CL カソードルミネッセンス測定システム Attolight CL

サンプル測定

●Attolight社のラボ(スイス)にてサンプル測定が可能です。お気軽にお問い合わせ下さい。


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・高速スペクトラル・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までを高感度測定
  • 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
  • EBICとの同時複合測定
  • 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, BN)
  • 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
  • 半導体ウェハーの分析

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 CL強度イメージ
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
各種局所イメージ

欠陥評価:エピタキシャル層の欠陥計数

CL強度イメージ(365 nm)
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、25x25 um領域の測定を約1分で実現

CL強度イメージ
カソードルミネッセンス強度イメージ
(25x25um、256x256点、65秒)
説明図
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

高品質SiのCLスペクトルと点欠陥の特徴

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

説明図
時間分解CL測定図

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

窒化ホウ素(BN)の時間/波長分解カソードルミネッセンス

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

SEMイメージ
CW-SEMイメージ
CLイメージ
CW-CLイメージ

・256x256 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)

SEMイメージ
パルス測定-SEMイメージ
CLイメージ
パルス測定-CLイメージ

・128x128 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

SEM像
SEM像
EBIC像
EBIC像
CL像
CL像
330-390 nm
330-390 nmイメージ
425-465 nm
425-465 nmイメージ
480-520 nm
480-520 nmイメージ
InGaN/GaN NWs array
InGaN/GaN NWs array
CL強度データ

装置外観

装置外観写真

カソードルミネッセンス光学系内蔵SEM

CL光学系内蔵SEM図

6軸サンプルステージ

6軸サンプルステージ写真

・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

分光器・検出器写真

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
Attolight社製品
放物面鏡を使用した場合
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

SEMイメージ
SEMイメージ
カソードルミネッセンス強度イメージ
CL強度イメージ

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取得図

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

任意波長でイメージの再構成図

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

任意の点でスペクトル表示

解析ソフトの多言語表示

10種類の言語から選択可能

多言語表示 中国語、日本語、韓国語
言語選択画面
言語選択画面

主な製品仕様

測定モード 光学顕微鏡イメージング
カソードルミネッセンス(CL)マッピング(多色, 単色, ハイパースペクトラル)
2次電子(SE)マッピング
時間分解CLマッピング(オプション)
SEとCLの同時イメージング
電子銃 ショットキー電子銃 :連続モード/時間分解モード(オプション)
加速電圧: 3~10 kV
プローブ電流:1 pA~20 nA
電子光学系 電磁レンズ, 偏光素子, 収差補正系を内蔵した電子光学鏡筒
連続モードと時間分解モードの両方に最適化
空間分解能:< 10 nm (3~10 kV)
作動距離:3 mm
光学顕微鏡 電子光学系への内蔵型光学顕微鏡
対物レンズ:アクロマティック反射対物レンズ、波長 180 nm~1.6μm
開口数:NA 0.71 (f/0.5)
観測視野:> 300μm (電子及び光学顕微鏡)
光学顕微鏡分解能:< 5μm
集光効率:視野全域で30 % (ランバート反射の場合)
分光器 分散型イメージング分光器
出射ポート数2
焦点距離320nm
回折格子搭載数3(各回折格子の仕様は注文時に指定)
検出器 PMT(ポート1)
CCD(ポート2)
UV-VISストリークカメラ (時間分解オプション, 最小時間分解能10 ps)
チャンバー・真空システム 電子銃用イオンゲッターポンプ(差動排気)
チャンバー用ターボ分子ポンプ
チャンバーサイズ:208 mm (直径) x 300 mm (高さ)
ナノポジショニングステージ サンプル径: φ25 x t1.5 mm
6自由度の任意移動 (クライオスタットオプション対応)
ストローク:25 mm (X,Y軸), 3 mm (Z軸), 3°傾斜 (X,Y軸), 35°回転 (Z軸)
最小移動単位:1 nm
位置再現性:100 nm (フルストローク)、< 2 nm (100 nm範囲)
クライオスタット(オプション) 低振動ヘリウムコールドフィンガー
温度範囲: 20~300 K
デジタル温度コントローラ
システム重量 カソードルミネッセンスシステム: 250 kg
光学テーブル: 650 kg
使用環境温度 20±3℃, 湿度70%以下
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