JPH02181640A - 高面分解能カソードルミネッセンス装置 - Google Patents
高面分解能カソードルミネッセンス装置Info
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- JPH02181640A JPH02181640A JP1001838A JP183889A JPH02181640A JP H02181640 A JPH02181640 A JP H02181640A JP 1001838 A JP1001838 A JP 1001838A JP 183889 A JP183889 A JP 183889A JP H02181640 A JPH02181640 A JP H02181640A
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- electron beam
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 17
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は固体材料の結晶性評価などに用いられるカソー
ドルミネッセンス装置に関する。
ドルミネッセンス装置に関する。
カソードルミネッセンスは電子ビームで励起して固体材
料の結晶性などを評価する方法として極めて有効であり
、特に走査型電子顕微鏡の機能と結合させると１面内分
布測定が容易に行える。例えばＧａＡｓ引き上げ結晶の
転位分布と導電性の関連とがこの手法で調べられている
（ジャパニーズ・ジャーナルオヴ・アプライドフィジッ
クス ２１巻７２１頁１９８２参照）。
料の結晶性などを評価する方法として極めて有効であり
、特に走査型電子顕微鏡の機能と結合させると１面内分
布測定が容易に行える。例えばＧａＡｓ引き上げ結晶の
転位分布と導電性の関連とがこの手法で調べられている
（ジャパニーズ・ジャーナルオヴ・アプライドフィジッ
クス ２１巻７２１頁１９８２参照）。
ここで問題となるのはカソードルミネッセンス波型では
、電子ビームによって励起されたキャリアが再結合した
時の発光をＩＩＥ測しているので、励起されたキャリア
が有限の寿命を持ち、結晶内を拡散するため１面内分布
測定にボケが生じることである。
、電子ビームによって励起されたキャリアが再結合した
時の発光をＩＩＥ測しているので、励起されたキャリア
が有限の寿命を持ち、結晶内を拡散するため１面内分布
測定にボケが生じることである。
上に述べたことは固定の発光現象に基づくものであるた
め、如何に励起電子ビームを集束しても面分解能は拡散
距離に支配される要因が大きい。
め、如何に励起電子ビームを集束しても面分解能は拡散
距離に支配される要因が大きい。
例えばＧａＡｓ結晶においてはキャリアの寿命が１０−
ｓ〜１０−＠ｓｅｅであり、拡散長は数−となる１分解
能を向上するためには幾つかの方法が取られている。
ｓ〜１０−＠ｓｅｅであり、拡散長は数−となる１分解
能を向上するためには幾つかの方法が取られている。
例えば励起ビームを細束化すること、試料厚さを薄くし
て表面再結晶の成分を大きくして拡散距離を短くするこ
と、あるいは試料を極低温にして格子振動の影響を少な
くするなどの手法がとられているがいずれも面分解能の
向上には限界があった。
て表面再結晶の成分を大きくして拡散距離を短くするこ
と、あるいは試料を極低温にして格子振動の影響を少な
くするなどの手法がとられているがいずれも面分解能の
向上には限界があった。
本発明の目的は励起ビームをパルス列状に照射し励起直
後からの一定のキャリアライフタイムより充分短い時間
遅延の後、積算サンプリンクを行う手段を用いてさらに
面分解能を向上させた高面分解能カソードルミネッセン
ス装置を提供することにある。
後からの一定のキャリアライフタイムより充分短い時間
遅延の後、積算サンプリンクを行う手段を用いてさらに
面分解能を向上させた高面分解能カソードルミネッセン
ス装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の高面分解能カソード
ルミネッセンス装置においては、パルス列の励起電子ビ
ームを固体材料に照射する手段と、試料上に生ずる発光
のシグナルをサンプリングする手段と、シグナルサンプ
リングを、該試料における励起キャリアのライフタイム
より充分短い時間遅れの時点で励起電子ビームパルス列
に同期して積算する手段とを有するものである。また、
本発明のカソードルミネッセンス装置においては、カソ
ードルミネッセンス装置の信号蓄積系に、シグナルサン
プリング時点の異なる多数点のゲートウィンドーを設定
し、各サンプリング時点のシグナルを積算蓄積して時間
分解面内発光分布を出力する機能を有する画像記憶装置
を付加したものである。
ルミネッセンス装置においては、パルス列の励起電子ビ
ームを固体材料に照射する手段と、試料上に生ずる発光
のシグナルをサンプリングする手段と、シグナルサンプ
リングを、該試料における励起キャリアのライフタイム
より充分短い時間遅れの時点で励起電子ビームパルス列
に同期して積算する手段とを有するものである。また、
本発明のカソードルミネッセンス装置においては、カソ
ードルミネッセンス装置の信号蓄積系に、シグナルサン
プリング時点の異なる多数点のゲートウィンドーを設定
し、各サンプリング時点のシグナルを積算蓄積して時間
分解面内発光分布を出力する機能を有する画像記憶装置
を付加したものである。
本発明においては、極めて短時間におけるサンプリング
であるから、積算サンプリングを行い、面内表示に必要
なＳ／Ｎ比を得なければならない。
であるから、積算サンプリングを行い、面内表示に必要
なＳ／Ｎ比を得なければならない。
最近の電気計測回路ではこの種の測定技術の進歩は著し
く、ボクスカーインテグレータモードあるいはシグナル
アベレージヤ−モードによりリファレンスシグナルから
一定時間後にゲートをかけ、繰り返し信号を同期積算し
、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能である。動作原理は
ランダム雑音の平均値は零に収束し、一方周期的に入力
される信号波形の各点を毎回同位相で加算平均化すれば
その出力は入力波形の振幅に比例するということに基づ
いている。
く、ボクスカーインテグレータモードあるいはシグナル
アベレージヤ−モードによりリファレンスシグナルから
一定時間後にゲートをかけ、繰り返し信号を同期積算し
、Ｓ／Ｎ比を向上させることが可能である。動作原理は
ランダム雑音の平均値は零に収束し、一方周期的に入力
される信号波形の各点を毎回同位相で加算平均化すれば
その出力は入力波形の振幅に比例するということに基づ
いている。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例の構成図である。
図は本発明の一実施例の構成図である。
筐体１２内に設置された高輝度電子銃１から照射された
電子ビーム２は途中に設けられた平行平板ブランキング
電極３により偏向され、ブランキング電極３にかけられ
た電圧を変調することにより幅１μＳｅｅデユーティレ
ジ第１７１０程度のパルス列に変換される。コンデンサ
レンズ１０、対物レンズ１１及び偏向走査レンズ７を経
て試料４に照射された電子ビーム２の励起により、試料
４から放射されるカソードルミネッセンス光５はフォト
マルティプライアロによって検出される。電子ビーム２
は途中に設けられた偏向走査レンズ７を通過してきてい
るので、試料４上の任意の照射点における発光強度は電
子ビーム２の偏向位置と対応して面内分布としてデイス
プレィすることは容易である。
電子ビーム２は途中に設けられた平行平板ブランキング
電極３により偏向され、ブランキング電極３にかけられ
た電圧を変調することにより幅１μＳｅｅデユーティレ
ジ第１７１０程度のパルス列に変換される。コンデンサ
レンズ１０、対物レンズ１１及び偏向走査レンズ７を経
て試料４に照射された電子ビーム２の励起により、試料
４から放射されるカソードルミネッセンス光５はフォト
マルティプライアロによって検出される。電子ビーム２
は途中に設けられた偏向走査レンズ７を通過してきてい
るので、試料４上の任意の照射点における発光強度は電
子ビーム２の偏向位置と対応して面内分布としてデイス
プレィすることは容易である。
ＧａＡｓに例をとるならば、キャリアのライフタイムが
１０−’−１０″″’ ｓｅｅであるから、その−桁短
い時間遅延で発光強度をモニターすれば拡散長は１／ｆ
■となる。このようにして面内分解能を向上させること
ができる。
１０−’−１０″″’ ｓｅｅであるから、その−桁短
い時間遅延で発光強度をモニターすれば拡散長は１／ｆ
■となる。このようにして面内分解能を向上させること
ができる。
電子ビーム２はブランキング電極３によって変調される
周波数より充分に遅い周波数で偏向走査される。信号は
ボクスカーインテグレータ８で積算処理され、ＣＲＴ
９に表示される。リファレンス信号はブランキング電極
３から与えられる。
周波数より充分に遅い周波数で偏向走査される。信号は
ボクスカーインテグレータ８で積算処理され、ＣＲＴ
９に表示される。リファレンス信号はブランキング電極
３から与えられる。
第２図（ａ）、 （ｂ）は第１図に示すカソードルミネ
ッセンス装置の信号蓄積系に画像記憶装置を付加し、シ
グナルサンプリング時点の異なる多数点のゲートウィン
ドーを設定し、各サンプリング時点のシグナルを積算し
てこれを画像記憶装置に蓄積し、時間分解面内発光分布
を表示する場合の例である。
ッセンス装置の信号蓄積系に画像記憶装置を付加し、シ
グナルサンプリング時点の異なる多数点のゲートウィン
ドーを設定し、各サンプリング時点のシグナルを積算し
てこれを画像記憶装置に蓄積し、時間分解面内発光分布
を表示する場合の例である。
第２図（ａ）はシグナルアベレージヤ−モードにおける
入力発光波形と各サンプリングゲートとの関係を模式図
にて示したものである。図において。
入力発光波形と各サンプリングゲートとの関係を模式図
にて示したものである。図において。
入力電子ビームパルスによって励起されて生じた発光の
時間変化の各サンプリング時点をＴ１．Ｔ２．Ｔ３・・
・ＴＩＩとする。
時間変化の各サンプリング時点をＴ１．Ｔ２．Ｔ３・・
・ＴＩＩとする。
第２図（ｂ）において、画像記憶装置１５は信号入力側
配線に並列にＲＣ時定数回路を有し、各時定数回路に、
リファレンス信号を受けて各ゲートＴＧ、、ＴＧ２・・
・ＴＧ、の開閉を制御するゲートコントローラ１３を設
け、出力側に各時定数回路を切替えるゲートコントロー
ラ１３を設けたものである。上記画像記憶装置を用いて
各サンプリング時点で一定時間のゲートウィンドーを設
定することにより１分解された各時間において入力シグ
ナルを加算集積することができる。
配線に並列にＲＣ時定数回路を有し、各時定数回路に、
リファレンス信号を受けて各ゲートＴＧ、、ＴＧ２・・
・ＴＧ、の開閉を制御するゲートコントローラ１３を設
け、出力側に各時定数回路を切替えるゲートコントロー
ラ１３を設けたものである。上記画像記憶装置を用いて
各サンプリング時点で一定時間のゲートウィンドーを設
定することにより１分解された各時間において入力シグ
ナルを加算集積することができる。
第２図（ａ）においてはある−点の発光遷移確率に基づ
く時間的な減衰曲線を示したが、実際は励起キャリアの
拡散による面内分布がある。
く時間的な減衰曲線を示したが、実際は励起キャリアの
拡散による面内分布がある。
画像記憶装置と走査電子顕微鏡との機能により試料面の
各点における信号強度を予め決められた番地に蓄積でき
るからカソードルミネッセンス強度面内分布を経時的に
フレームメモリーに記録できる。さらに一定時間積算し
た後、これをビデオ表示すれば面内強度分布の時間変化
を知ることができる。
各点における信号強度を予め決められた番地に蓄積でき
るからカソードルミネッセンス強度面内分布を経時的に
フレームメモリーに記録できる。さらに一定時間積算し
た後、これをビデオ表示すれば面内強度分布の時間変化
を知ることができる。
以上説明したとおり、本発明によれば従来結晶内のキャ
リアの拡散長に依存して不充分な面内分解能しか得られ
なかったカソードルミネッセンス装置に対し数倍以上分
解能をあげ、かつ励起直後から発光強度の時間変化の面
内分布情報を得ることができる。この情報から半導体結
晶におけるキャリアの拡散挙動を知ることができ、さら
に試料台を冷却すれば超伝導体におけるキャリアの挙動
に関する知見を得ることができる。
リアの拡散長に依存して不充分な面内分解能しか得られ
なかったカソードルミネッセンス装置に対し数倍以上分
解能をあげ、かつ励起直後から発光強度の時間変化の面
内分布情報を得ることができる。この情報から半導体結
晶におけるキャリアの拡散挙動を知ることができ、さら
に試料台を冷却すれば超伝導体におけるキャリアの挙動
に関する知見を得ることができる。
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図（ａ）は
本発明の時間分解発光強度の面内分布表示の機能を説明
する模式図、第２図（ｂ）は画像記憶装置の回路図であ
る。 １・・・高輝度電子銃 ２・・・電子ビーム３・
・・ブランキング電極 ４・・・試料５・・・カソー
ドルミネッセンス光 ６・・・フォトマルティプライア ７・・・偏向走査レンズ
本発明の時間分解発光強度の面内分布表示の機能を説明
する模式図、第２図（ｂ）は画像記憶装置の回路図であ
る。 １・・・高輝度電子銃 ２・・・電子ビーム３・
・・ブランキング電極 ４・・・試料５・・・カソー
ドルミネッセンス光 ６・・・フォトマルティプライア ７・・・偏向走査レンズ
Claims (2)
- （１）パルス列の励起電子ビームを固体材料に照射する
手段と、試料上に生ずる発光のシグナルをサンプリング
する手段と、シグナルサンプリングを、該試料における
励起キャリアのライフタイムより充分短い時間遅れの時
点で励起電子ビームパルス列に同期して積算する手段と
を有することを特徴とする高面分解能カソードルミネッ
センス装置。 - （２）カソードルミネッセンス装置の信号蓄積系に、シ
グナルサンプリング時点の異なる多数点のゲートウィン
ドーを設定し、各サンプリング時点のシグナルを積算蓄
積して時間分解面内発光分布を出力する機能を有する画
像記憶装置を付加したことを特徴とする請求項（１）に
記載の高面分解能カソードルミネッセンス装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1001838A JPH02181640A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 高面分解能カソードルミネッセンス装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1001838A JPH02181640A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 高面分解能カソードルミネッセンス装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181640A true JPH02181640A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11512700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1001838A Pending JPH02181640A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 高面分解能カソードルミネッセンス装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02181640A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07111285A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-04-25 | Nec Corp | 誘起接合電流測定装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5273788A (en) * | 1975-12-17 | 1977-06-21 | Hitachi Ltd | Silid analyzer capable of performing somultaneous counting |
| JPS55126849A (en) * | 1979-03-23 | 1980-10-01 | Jeol Ltd | Analyzer |
| JPS5638864B2 (ja) * | 1975-03-11 | 1981-09-09 |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP1001838A patent/JPH02181640A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5638864B2 (ja) * | 1975-03-11 | 1981-09-09 | ||
| JPS5273788A (en) * | 1975-12-17 | 1977-06-21 | Hitachi Ltd | Silid analyzer capable of performing somultaneous counting |
| JPS55126849A (en) * | 1979-03-23 | 1980-10-01 | Jeol Ltd | Analyzer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07111285A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-04-25 | Nec Corp | 誘起接合電流測定装置 |
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