MIKROSTRUKTURZENTRUM

• Messverfahren

Lumineszenzexperimente beschäftigen sich mit dem Nachweis von Licht, das von einem angeregten System beim Rückgang ins thermische Gleichgewicht emittiert wird. Die Anregung zum Leuchten erfolgt entweder durch Laserlicht (Photolumineszenz, PL) oder durch elektrischen Strom (Elektrolumineszenz, EL).

Zur optischen Anregung von Proben steht  uns im Photolumineszenzlabor ein He-Cd-Laser (3.81 eV, λ = 325 nm) zur Verfügung. Das Licht wird durch Spiegel und Linsen auf die Probe fokussiert. Neben dem Einfangen des emittierten Lichts durch eine Linse (PL) gibt es noch die Möglichkeit ortsaufgelöst durch das Mikroskop (µ-PL) anzuregen und zu detektieren. Dabei wird die Probe auf einem motorgetriebenen Rastertisch mit einer minimalen Schrittweite von 0,25 μm verfahren. Bei jedem Messpunkt wird ein Lumineszenzspektrum aufgenommen.

Die Anregung der Probe bei der Elektrolumineszenz erfolgt durch Anlegen einer elektrischen Spannung.  Die EL-Messungen werden typischerweise als µ-EL ausgeführt, das emittierte Licht wird durchs Mikroskop ortsaufgelöst detektiert.

• Messapparatur und Experimentaufbau

Die Untersuchungen können in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 4K (mit flüssigem He gekühlt) durchgeführt werden. Das emittierte Licht wird in einem Monochromator spektral zerlegt und mittels einer CCD-Kamera detektiert. Die gewonnenen Informationen (Lage der Peakposition in entstehenden Spektren, deren Halbwertsbreite und integrale Intensität sowie die Anregungsdichte- und Temperaturabhängigkeit) lassen Rückschlüsse auf strukturelle, optische und elektronische Eigenschaften der untersuchten Materialien zu und bieten eine Ergänzung zur Kathodolumineszenz.

Aus unserer Mediathek

• Anwendungsbeispiele (mit Bildergalerie)

Die Untersuchungen umfassen sowie Aufnahmen einzelner Punktspektren sowie Orts-, Temperatur-, Anregungsdichte- bzw. Anregungsstromabhängigkeit der spektralen Eigenschaften der Probe.

PL-Messung Punkspektren auf ZnO-Substrat	PL-Messung Anregungsdichte-Abhängigkeit, GaN	µEl-Messung Anregungsstromabhänigkeit, InGaN/GaN LEDs

Die einzelne Spektren geben die wellenlängenabhängige Intensitätsverteilung für einzelne Punkte der untersuchten Probe oder integriert über die ganze Messfläche wieder. Das Wellenlängenbild zeigt die Wellenlänge bei maximaler Intensität im gewählten Wellenlängenbereich als Funktion des Ortes im untersuchten Gebiet.