氮化鎵(GaN)是一種廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管(led)等光電器件的材料。LED結(jié)構(gòu)主要是通過外延生長在藍(lán)寶石襯底上，但由于成本原因，硅成為藍(lán)寶石的代替者。然而，硅和氮化物之間巨大的不配合和熱膨脹系數(shù)的差異導(dǎo)致大量的位錯(cuò)和可能的裂紋。它們通常出現(xiàn)在生長過程中的冷卻階段。由于裂紋和位錯(cuò)對LED應(yīng)用都是有害的，所以確定局部缺陷濃度和其他特征如摻雜和應(yīng)變是至關(guān)重要的。

       陰極發(fā)光(CL)技術(shù)是研究GaN性質(zhì)的一種快速和高度相關(guān)的方法。非輻射缺陷如位錯(cuò)的分布可以直觀地顯示出來。以下的能帶隙發(fā)射線的能量允許我們識(shí)別點(diǎn)缺陷。陰極發(fā)光高光譜圖提供了應(yīng)變、摻雜、生長方向和載流子濃度的空間變化信息。在實(shí)際應(yīng)用中，通過限制電子束與樣品相互作用體積的大小，可以大大提高空間分辨率。像TEM樣品這樣的薄物體的使用恰好克服了這種物理限制。它顯著地將相互作用體積的橫向尺寸從550 nm(束能為10 keV的GaN)降低到30 nm以下。Attolight設(shè)計(jì)了一種與TEM樣品兼容的特殊低溫樣品架，用于低溫下在Attolight陰極發(fā)光顯微鏡上進(jìn)行測量。

      然而，樣品中較小的探測體積可能會(huì)顯著降低采集到的信號，從而限制測量分辨率。Attolight CL系統(tǒng)優(yōu)化后的集光系統(tǒng)較好地克服了這一困難。它允許在短時(shí)間內(nèi)對橫斷面TEM樣品進(jìn)行高分辨率的高光譜映射(具有非常高的信噪比)。這樣的測量并不局限于氮化鎵，并且可以擴(kuò)展到許多其他發(fā)光材料。

      該方案是Attolight陰極發(fā)光顯微鏡在LED光電失效分析應(yīng)用層面的良好體現(xiàn)，它做到了以下4個(gè)方面使Attolight陰極發(fā)光顯微鏡成為光電失效分析及LED應(yīng)用方面的優(yōu)先選擇。

1、具有良好的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)可視化和與樣品同一區(qū)域TEM圖像的相關(guān)性

2、堆疊不同組分(AlN, GaNs，量子阱等)的空間發(fā)光映射

3、通過CL譜中的能量位移估計(jì)位錯(cuò)和界面周圍的局部應(yīng)變和摻雜

4、點(diǎn)缺陷的識(shí)別與空間分布