Оптические методы исследования полупроводниковых материалов
Определение угла вращения плоскости поляризации. Оптические абсорбционные методы как способы анализа, основанные на поглощении веществами электромагнитного излучения. Условия для возникновения явления фотолюминесценции в полупроводниковых структурах.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 18.10.2014 |
Размер файла | 571,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
1. Классификация оптических методов исследования
К оптическим методам относятся рефрактометрия, поляриметрия, абсорбционные оптические методы.
Рефрактометрический анализ основан на измерении показателя преломления (рефракции) веществ, по которому следует судить о природе вещества, чистоте и содержании в растворах. Преломление луча света возникает на границе двух сред, если среды имеют различную плотность. Отношение синуса угла падения (а) к синусу угла преломления (В) называют относительным показателем преломления (п) второго вещества по отношению к первому и является величиной постоянной:
(1)
Показатель преломления вещества зависит от его природы, а также от длины волны света и от температуры. При падении угла света под углом 90° угол преломления называется предельным углом преломления, а его величина зависит только от показателей преломления этих сред, через которые проходит свет. Поэтому, если известен показатель преломления одной среды, то, измерив предельный угол преломления, можно определить показатель преломления исследуемой среды.
Поляриметрический метод основан на свойстве некоторых веществ изменять направление световых колебаний. Вещества, обладающие свойством изменять направление колебаний при прохождении через них поляризованного света, называются оптически активными. Особенности строения молекул Сахаров обусловливают проявление оптической активности в растворах. У поляризованного луча, пропущенного через слой раствора оптически активного вещества, меняется направление колебаний, а плоскость поляризации оказывается повернутой на некоторый угол, называемый углом поворота плоскости поляризации, который зависит от поворота плоскости поляризации, концентрации и толщины слоя раствора, длины волны поляризованного луча и температуры.
Оптическая активность вещества характеризуется удельным вращением (s), под которым понимают угол, на который повернется плоскость поляризации при прохождении поляризованного луча через раствор. В 1 мл которого содержится 1 г растворенного вещества при толщине слоя раствора (длине поляризационной трубки), равной 1 дм.
Угол вращения плоскости поляризации а определяют по формуле
(2)
где l -длина трубки, дм;
С --концентрация вещества, г/100 мл.
Из этой формулы легко вычислить концентрацию С, если известен угол вращения:
(3)
2. Абсорбционные оптические методы контроля
Оптические абсорбционные методы -- это методы анализа, основанные на поглощении электромагнитного излучения анализируемыми веществами. Именно оптические абсорбционные методы получили широкое распространение в научно-исследовательских и сертификационных лабораториях. При поглощении света атомы и молекулы поглощающих веществ переходят в новое возбужденное состояние. В зависимости от вида поглощающих веществ и способа трансформирования поглощенной энергии различают атомно-абсорбционный, молекулярно-абсорбционный анализ, нефелометрию и люминесцентный анализ.
Атомно-абсорбционный анализ основан на поглощении световой энергии атомами анализируемых веществ.
Молекулярный абсорбционный анализ основан на поглощении света молекулами анализируемого вещества и сложными ионами в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра (спектрофотометрия, фотоколориметрия, ИК-спектроскопия).
Фотоколориметрия и спектрофотометрия основаны на взаимодействии излучения с однородными системами, их обычно объединяют в одну группу фотометрических методов анализа.
Нефелометрия основана на поглощении и рассеянии световой энергии взвешенными частицами анализируемого ве-щества.
Люминесцентный (флуорометрический) анализ основан на измерении излучения, возникающего в результате выделения энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества.
Люминесценцией называют свечение атомов, ионов, молекул и других более сложных частиц вещества, которое возникает в результате перехода в них электронов при возвращении из возбужденного в нормальное состояния.
Чтобы вещество стало люминесцировать, к нему необходимо извне подвести определенное количество энергии. Частицы вещества поглощают энергию, переходят в возбужденное состояние, пребывая в нем некоторое время. Затем они возвращаются в состояние покоя, отдавая при этом часть энергии возбуждения в виде квантов люминесценции.
В зависимости от вида возбужденного уровня и времени пребывания в нем различают флуоресценцию и фосфоресценцию.
Флуоресценция -- это вид собственного свечения вещества, которое продолжается только при облучении. Если источник возбуждения устранить, то свечение прекращается мгновенно или спустя не более 0,001 с.
Фосфоресценция -- это вид собственного свечения вещества, которое продолжается после отключения возбуждающего света.
Для исследования продтоваров используют явление флуоресценции.
С помощью люминесцентного анализа можно обнаружить в исследуемом образце присутствие вещества в концентрации 10-11 г/г. Также с помощью этого метода можно исследовать структуру материала. Это возможно сделать по его спектрам, так как спектры кристаллического материала отличаются от спектров аморфного. Далее приведены спектральные характеристики поликристаллического молибдата европия (рис.1). Установлено, что при переходе в аморфное состояние (при барических воздействиях) происходят кардинальные изменения как спектра люминесценции, так и спектра возбуждения люминесценции.
Рис. 1. Спектр люминесценции ПЛ ЕМО поликристаллического образца
После перевода кристалла в аморфное состояние СЛ кардинально изменяются, рис. 2. Вместо узких спектральных линий наблюдается одна широкая, бесструктурная полоса с максимумом свечения ~613 нм и полушириной ~9 нм.
Все оптические абсорбционные методы иногда объединяют в одну группу спектрохимических или спектроскопических методов анализа, хотя они имеют существенные различия по аппаратному оформлению, по виду поглощающих частиц и другим признакам. Методы разные, но в их основе лежат одинаковые законы светопоглощения.
3. Спектроскопия фотолюминесценции
Спектроскопия фотолюминесценции применяется для контроля технологических параметров изготовления полупроводниковых наноструктур: состава, формы, оценки резкости границ раздела. Метод заключается в анализе рекомбинационного излучения полупроводниковых структур, возбуждаемого в результате облучения полупроводника светом с энергией hн1?ДEg, превышающей ширину запрещённой зоны этого полупроводника. Как правило, при исследовании фотолюминесценции (ФЛ) полупроводник облучается монохроматическим лазерным излучением.
Механизм возбуждения электрон-дырочных пар и их рекомбинации рассмотрим на примере гетероструктуры, представляющие собой эпитаксиальные монокристаллические слои InGaAs и GaAs, выращенные на подложке GaAs. Зонная структура образца показана на рисунке 2. Лазерное излучение с энергией hн1 облучает образец. Часть электронов образца поглотит энергию фотонов и будет заброшена в зону проводимости GaAs (процесс 1). В валентной зоне останутся дырки - положительно заряженные носители. Главное условие этого процесса hн1?ДEg - ширина запрещённой зоны GaAs.
Рисунок 2 - Схема полупроводниковой гетероструктуры InGaAs/GaAs
Возбуждённые электроны и дырки отдадут часть своей энергии колебаниям решётки (фононам) и попадут на края энергетических зон (процесс 2). С краёв энергетических зон электроны и дырки могут рекомбинировать (процесс 3) с испусканием фотона с энергией hн2 ? ДEg. На спектре виден пик при энергии ?1,507 эВ - это ширина запрещённой зоны GaAs. Если в эпитаксиальной многослойной структуре присутствуют слои с меньшей шириной запрещённой зоны, то носители заряда могут попасть в потенциальную яму, образованную этими слоями (например, GaAs/InGaAs/GaAs), и рекомбинировать с меньшей энергией hн3 < ДEg.
Длина волны излучения является характеристическим параметром, дающим информацию о структуре и свойствах полупроводника.
1) В случае сравнительно широких эпитаксиальных слоёв однородного полупроводника энергия излучения соответствует ширине запрещённой зоны. Последнее является атрибутом данного конкретного полупроводника (Таблица 1), поэтому энергия испускаемого излучения несёт информацию о материале анализируемого полупроводника.
Таблица 1. Параметры люминесценции некоторых полупроводниковых материалов (при температуре 300 К)
Коэффициент поглощения б при 300 К и длине волны ~ 0,62 мкм (соответствует длине волны He-Ne лазера).
2) В случае, если полупроводник представляет собой твёрдый раствор из двух известных материалов (например, InxGa1-xAs), то ширина запрещённой зоны и, соответственно, энергия перехода ФЛ зависят от состава твёрдого раствора (x). Энергия ФЛ излучения несёт информацию о составе.
Так в твёрдом растворе InxGa1-xAs ширина запрещённой зоны равна:
(4)
3) В случае сложной гетероструктуры, представляющей собой прослойку узкозонного материала в матрице широкозонного, возможно появление дискретных энергетических уровней для электронов в зоне проводимости и для дырок в валентной зоне полупроводника. Это связано с проявлением эффектов размерного квантования в том случае, когда размер узкозонной области сравним с длиной волны Де Бройля для носителей. Метод спектроскопии фотолюминесценции таких структур применим для анализа квантовых уровней при условии наличия информации о материалах слоёв гетероструктуры.
В общем виде, существует межзонная излучательная рекомбинация и рекомбинация с центров люминесценции. Центрами люминесценции могут быть названы любые состояния, образующие энергетические уровни в запрещённой зоне (дискретные уровни в квантовых ямах, уровни, обусловленные наличием примесных атомов, дефекты различного рода).
Таким образом, метод спектроскопии фотолюминесценции позволяет анализировать ряд параметров полупроводниковых квантово-размерных гетеростурктур. Интенсивность фотолюминесценции зависит от соотношения вероятностей излучательной и безызлучательной рекомбинации. Высокая концентрация дефектов в полупроводнике приводит к снижению интенсивности ФЛ, т.е. по ФЛ можно судить о кристаллическом совершенстве структуры.
С другой стороны это же является и недостатком метода, т.к. в сильно дефектных структурах интенсивность ФЛ невелика. На практике высокая интенсивность фотолюминесценции объёмных полупроводников достигается только при низких температурах. К недостаткам метода можно отнести и то, что анализируются только приповерхностные слои полупроводника. Для оценки толщины слоя, испускающего фотолюминесцентное излучение, может быть использовано следующее соотношение:
(5)
где lдиф - длина диффузии носителей, l - глубина проникновения возбуждающего излучения (расстояние от границы полупроводника, на котором интенсивность излучения спадает на порядок), рассчитываемая по формуле:
(6)
где б(л) - коэффициент поглощения света, зависящий от длины волны и типа материала.
Другим недостатком метода является низкая интенсивность люминесценции в непрямозонных полупроводниках, таких как Si и Ge.
Проведение серии экспериментов с различными значениями мощности возбуждения образца имеет ключевую роль в фотолюминесцентной спектроскопии. В частности, в полупроводниках, зависимость интенсивности излучения от мощности возбуждения показывает типы и каналы рекомбинации, и может служить индикатором наличия безизлучательной рекомбинации на дефектах и других процессов. Для контроля мощности возбуждения, как правило, используются нейтральные светофильтры понижающие исходную мощность лазера, которая, как правило, составляет 5-20 мВт.
Температура изучаемого образца также является ключевым параметром в фотолюминесцентной спектроскопии. Особый интерес представляют измерения при низкой температуре (4К), а также наблюдение изменений в спектре при изменении температуры. Например, измерение интенсивности излучения в зависимости от температуры (так называемый график Аррениуса) может давать представление о каналах рекомбинации в полупроводниках и позволяет оценить энергию активации и другие параметры. Измерение ширины пиков фотолюминесценции, как функции температуры, позволяет делать выводы о распределении носителей заряда в структуре. Таким образом можно проводить, например, измерения электрических полей, возникающих в наноструктурах и другие не прямые измерения. В целом, т.к. свойства полупроводников сильно зависят от температуры, то низкотемпературная спектроскопия играет важнейшую роль в изучении материалов и наноструктур.
Явление фотолюминесценции в полупроводниковых образцах, за редким исключением, может происходить только при энергии возбуждения большей (не резонансное возбуждение) или равной (резонансное возбуждение) ширине запрещённой зоны, то есть с длиной волны меньшей или равной длине волны соответствующей этой ширине. Как следствие, изучение полупроводниковых материалов с использованием разных длин волн представляет особый интерес. В частности, сравнение результатов измерений при резонансном и не резонансном возбуждениях может давать представления о процессах релаксации носителей заряда и наличии дефектов в образце. Также, на изменении длины волны возбуждения, основан метод фотолюминесцентной спектроскопии возбуждения (PLE) описанный выше.
4. Спектроскопия электролюминесценции
полупроводниковый поляризация абсорбционный фотолюминесценция
Электролюминесценцией (ЭЛ) называется люминесценция, при которой светящееся тело получает энергию непосредственно из электрического поля. Метод спектроскопии электролюминесценции применяется для анализа параметров работы светоизлучающих диодов. В отличие от метода ФЛ, наибольший интерес в методе ЭЛ представляет ватт-амперная характеристика (зависимость мощности излучения от тока диода). Большинство светоизлучающих диодов (СИД) построено на основе двух механизмов возникновения ЭЛ: предпробойная и инжекционная электролюминесценция. И в том, и в другом случае эффективная электролюминесценция возможна в структурах, в которых в состоянии равновесия электроны и дырки разделены потенциальным барьером (барьер Шоттки или p-n переход).
При приложении электрического поля возникает ток носителей разных знаков, при этом электроны и дырки инжектируются в определённую область полупроводника. Эта область полупроводника называется активной областью. В активной области происходит излучательная рекомбинация и испускается свет. Длина волны излучения соответствует материалу полупроводника в активной области. Например, если активная область представляет собой толстый слой GaAs, окружённый с двух сторон твёрдым раствором AlGaAs, то рекомбинация происходит на длине волны, соответствующей ширине запрещённой зоны GaAs.
На рисунке 3 (а, б) показаны предпробойный и инжекционный механизмы электролюминесценции соответственно. Основными процессами предпробойной ЭЛ являются процессы электрического пробоя полупроводников: туннельная и ударная ионизации кристаллической решетки, центров люминесценции и ударное возбуждение центров люминесценции.
Туннельная ионизация - механизм перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости путем туннельного проникновения через потенциальный барьер, сужаемый при наклоне энергетических зон в результате помещения кристалла в электрическое поле (рисунок 3 а, переход 1). Указанный эффект носит название эффекта Зинера. В кристаллической решетке происходят тепловые колебания. Если электрон при туннельном переходе поглощает квант этого колебания - фонон, то он приобретает его энергию, что эквивалентно понижению на эту энергию высоты потенциального барьера.
В сильном электрическом поле электроны зоны проводимости ускоряются (переход 2), приобретая энергии, достаточные для выбивания электронов из валентной зоны в зону проводимости (переход 3). Аналогичные переходы происходят под действием ускоряемых дырок. Указанный механизм называется ударная ионизация. Он показывает возможности рекомбинации носителей в активной области без электрической инжекции.
Также возможны возбуждение и ионизация примесных центров (переходы 4 и 5, соответственно).
Рисунок 3 - Возможные электрон-дырочные переходы в обратносмещённых (а) т прямосмещённых (б) p-n - диодах.
Инжекционная электролюминесценция возникает в результате электрической инжекции носителей заряда в активную область СИД. Как правило, инжекционная ЭЛ появляется при прямом смещении диода. Приложение внешнего напряжения ДU, понижающего контактную разность потенциалов, дает возможность части носителей проникнуть в переход и прилегающие к нему области и рекомбинировать с носителями заряда противоположного знака, испуская при этом кванты света (переход 1 на рисунке 3 б). Активной областью СИД в этом случае (наиболее распространённом) является граница p-n-перехода.
Отмечено, что по мере увеличения тока диода часть инжектированных носителей проникает во все более отдаленные от границы p-n-перехода области кристалла.
В современных ССИД реализованы промежуточные случаи: инжекция дырок из области полупроводника p-типа и туннельный перенос электронов за счёт механизма Зинера.
5. Эллипсометрический метод
Эллипсометрический метод основан на анализе изменения поляризации пучка поляризованного света при его прохождении через исследуемую оптическую систему. Изменение поляризации света зависит от свойств поверхности и приповерхностных областей исследуемой системы. Для измерения параметров малых структур используется метод лазерной эллипсометрической микроскопии, который основан на локальных эллипсометрических измерениях.
Рисунок 4. Схема проведения анализа
История возникновения метода оптической эллипсометрии восходит к работам Друде, Малюса, Брюстера, Релея и др. основоположников физической оптики 19 века, где отражение поляризованного света, в основном, использовалось для измерения оптических констант металлов. Вплоть до середины прошлого столетия метод оставался мало востребованным. Толчок в его развитии был связан с потребностями интенсивно развивающейся в то время полупроводниковой микроэлектроники. Потребовался простой, доступный и надежный метод прецизионного контроля толщины диэлектрических слоев полупроводниковых структур и эллипсометрия, как нельзя лучше, удовлетворяла всем этим требованиям. Более того, оказалось, что возможности, заложенные в физических принципах метода, гораздо шире и позволяют не только измерять толщины слоев, но и характеризовать их физико-химические свойства, а также исследовать достаточно тонкие процессы на поверхности. Развитие метода шло по нескольким взаимосвязанным направлениям.
Прежде всего, это разработка аппаратурного обеспечения метода: создание эллипсометров широкого спектрального диапазона, быстродействующих эллипсометров пространственно-временнгог разрешения, а также приборов с узко функциональными возможностями. Параллельно этому шло развитие методических основ, разработка моделей для интерпретации эллипсометрических измерений, создание алгоритмов и методов численного решения эллипсометрических задач. Это в свою очередь привело к распространению метода эллипсометрии из микроэлектроники в другие области знаний: физику твердого тела, физику поверхности, материаловедение, технологию оптических покрытий, химию полимеров и электрохимию, биологию, медицину и др.
Существующие на сегодняшний день модели эллипсометрической аппаратура (эллипсометры) позволяют рассчитать коэффициенты отражения многослойных и неоднородных по толщине структур, гетерогенных слоев, состоящих из смеси нескольких компонентов, описать отражение от шероховатых поверхностей и островковых пленок. В результате такого комплексного подхода удается проводить неразрушающий оперативный контроль достаточно сложных микро- и наноструктур.
По функциональным возможностям эллипсометры можно условно разделить на несколько классов. Прежде всего, это спектральные эллипсометры, позволяющие проводить измерения в оптическом диапазоне от ближнего ИК вплоть до вакуумного ультрафиолета. Основная область применения таких приборов - научные исследования: измерение спектров оптических постоянных и спектральных характеристик различных материалов, анализ слоистых структур, характеризация сверхчистой поверхности.
Другой класс аппаратуры - это лазерные одноволновые быстродействующие эллипсометры. Эти приборы используются не только в научных исследованиях, но и в качестве высокоточного инструмента технологического контроля. Простота в эксплуатации позволяет работать на них даже персоналу с низкой квалификацией. Высокое быстродействие лазерных эллипсометров находит широкое применение при исследовании кинетики быстропротекающих процессов на поверхности. Для проведения локальных измерений изготавливается аппаратура, с размером зондирующего пятна несколько единиц-десятков микрон. Иногда лазерные эллипсометры, встроенные в технологическую линейку, используются как индикаторы, сигнализирующие об отклонении технологического процесса и позволяющие отбраковывать некондиционную продукцию.
Метод нелинейного электроотражения основан на электростатической модуляции нелинейно-оптического отклика поверхности. Электростатическое поле, варьируемое на границе раздела центросимметричный полупроводник - диэлектрик в области пространственного заряда (ОПЗ), нарушает инверсную симметрию в ОПЗ и приводит к появлению переменной составляющей оптической второй гармоники. Разработанная теоретическая модель нелинейного электроотражения позволяет экспериментально определять параметры границы раздела. Модель разработана для случая моноэнергетических поверхностных состояний. Представляет теоретический и практический интерес рассмотрение более общей модели многозарядных поверхностных состояний.
Оптические методы лазерной эллипсометрии широко используются также для исследования и контроля качества поверхности алюминиевой металлизации нанесенной на полупроводниковые и диэлектрические слои. Однако, прямые измерения толщин поверхностных пленок затруднены ввиду того, что поверхность алюминия обладает оптическими константами, зависящими от технологии нанесения алюминия, не всегда зеркально гладкая и имеет различную толщину естественного оксида. Целесообразно поэтому разработать критерии оценки состояния поверхности алюминиевых пленок, позволяющих применять оптические методы исследования поверхности металлизации, в том числе периодических структур.
6. Оптическая микроскопия
Оптический микроскоп иногда называется «световым микроскопом», в нём используют видимый свет и систему линз, чтобы увеличить изображения маленьких объектов. Оптические микроскопы являются самыми старыми, нередко и самыми простыми из микроскопов. Однако, новые модели цифровых микроскопов имеют видеокамеру с зарядовой связью, которая даёт возможность исследовать образец и получить изображение непосредственно на экране компьютера без применения дорогой оптики, типа окуляров. Другие микроскопические методы, которые не используют видимый свет, используют в качестве «источника освещения» рентгеновские лучи -- рентгеновскую электронную микроскопию.
Степень проникновения в микромир, его изучения зависит от возможности рассмотреть величину микроэлемента, от разрешающей способности микроскопа. Чаще всего под разрешением микроскопа понимают минимальное расстояние между различимыми объектами.
При превышении увеличения при котором достигается возможное разрешение, границы деталей изображения сливаются. Дальнейшее увеличение изображения образца теряет смысл.
Гораздо более высокое разрешение имеют электронные микроскопы. В 2011 году лучшее разрешение для Растрового электронного микроскопа было 0,4 нм, и лучшее разрешение Просвечивающего электронного микроскопа было 0,05 нм.
Оптический микроскоп.
Человеческий глаз представляет собой естественную оптическую систему, характеризующуюся определённым разрешением, то есть наименьшим расстоянием между элементами наблюдаемого объекта (воспринимаемыми как точки или линии), при котором они ещё могут быть отличены один от другого. Для нормального глаза при удалении от объекта на т.н. расстояние наилучшего видения (D = 250 мм), среднестатистическое нормальное разрешения составляет 0,176 мм. Размеры микроорганизмов, большинства растительных и животных клеток, мелких кристаллов, деталей микроструктуры металлов и сплавов и т.п. значительно меньше этой величины. Для наблюдения и изучения подобных объектов и предназначены оптические микроскопы различных типов.
В оптической микроскопии в настоящее время сделан прорыв, в результате которого преодолен фундаментальный рэлеевский критерий, заключающийся в том, что минимальный размер различимого объекта несколько меньше длины волны используемого света и принципиально ограничен дифракцией излучения. Это был предел возможному в оптической микроскопии. До недавнего времени нельзя было преодолеть баръер, позволяющий различать структуры с расстоянием между элементами до 0,20 мкм.
Тем не менее выдающаяся последняя разработка оптической системы наноскопа с оптическим разрешением 10 нм расширило диапазон оптической микроскопии -- наноскопии до десятков нанометров, что по сравнению с 0,20 мкм в 20 раз сократило расстояние между различаемыми элементами. (Например, размер белковых молекул, из которых состоит наш организм, колеблется от 3 до 10 нм).
Для наблюдения и изучения подобных объектов предназначены микроскопы различных типов. С помощью микроскопов определяют форму, размеры, строение и многие другие характеристики микрообъектов. Объекты для микроскопии подготавливают и сохраняют в виде специальных микроскопических препаратов, которые можно фиксировать, окрашивать, фотографировать для дальнейшего изучения (микрофотография).
До середины ХХ века работали только с видимым светом, оптическим излучением в диапазоне 400--700 нм, а также с ближним ультрафиолетом (люминесцентный микроскоп). Оптические микроскопы не могли давать разрешающей способности менее полупериода волны опорного излучения (диапазон длин волн 0,2--0,7 мкм, или 200--700 нм), потому максимальное увеличение, которого можно было добиться, составляло ~2000 крат. То есть способность различать структуры с расстоянием между точками до ~0,20 мкм. (хотя в ультрамикроскопе можно обнаружить объекты меньшего размера, их структуру изучить невозможно). Но это было до 2006 года.
В 2006 году немецкие ученые Штефан Хелль (Stefan Hell) и Мариано Босси (Mariano Bossi) из Института биофизической химии разработали оптический микроскоп, позволяющий наблюдать объекты размером около 10 нм и получать высококачественные трехмерные 3D изображения (см. в журнале Angewandte Chemie). Увидеть объекты размером менее 200 нанометров (минимальной длины волны ближнего ультрафиолетового излучения) было возможно только при помощи неоптических методов (например, электронной микроскопии), однако эти методы имели свои ограничения, в частности, в отличие от оптических не позволяли работать с целыми и тем более живыми клетками. Ученые применили метод микроскопии, в котором молекулы при помощи специально подобранного очень короткого импульса переводятся из «темного» состояния в «светлое», при котором они излучают энергию, люминесцируют. Излучаемый свет фиксируется и тем самым выдает данные об объектах размером значительно меньше 200 нанометров. Эта разработка позволила взглянуть в микромир живых клеток на атомно- молекулярном уровне в трехмерном пространстве 3D с разрешением изображений в 1-10 нм.
Список литературы
1. Дорохин М.В., Кудрин А.В. Гальваномагнитные и оптические методы исследования полупроводниковых наноструктур.
2. Киселев Александр Петрович. Связь спектральных характеристик со структурным состоянием молибдата европия.
3. Исследование планарных полупроводниковых структур методами линейного и нелинейного отражения света. Шутов, Дмитрий Геннадьевич.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ естественных и искусственных радиоактивных веществ. Методы анализа, основанные на взаимодействии излучения с веществами. Радиоиндикаторные методы анализа. Метод анализа, основанный на упругом рассеянии заряженных частиц, на поглощении P-частиц.
реферат [23,4 K], добавлен 10.03.2011Явления оптической и термической перезарядки, их роль в полупроводниках и полупроводниковых структурах. Особенности оптических переходов при наличии нескольких глубоких и мелких уровней в запрещённой зоне, в основном, при комбинированном возбуждении.
реферат [35,2 K], добавлен 22.06.2015Оптические свойства аэрозолей. Релеевский закон рассеяния. Взаимодействие электромагнитного излучения с одиночной частицей. Оптические характеристики аэрозолей. Пределы применимости теории Ми. Процессы взаимодействия излучения с аэродисперсными частицами.
реферат [748,7 K], добавлен 06.01.2015Оптические свойства полупроводников. Механизмы поглощения света и его виды. Методы определения коэффициента поглощения. Пример расчета спектральной зависимости коэффициента поглощения селективно поглощающего покрытия в видимой и ИК части спектра.
реферат [1,2 M], добавлен 01.12.2010Оптические свойства стекол (показатель преломления, молярная и ионная рефракция, дисперсия). Оптические свойства и строение боросиликатных стёкол, которые содержат на поверхности наноразмерные частицы серебра и меди. Методы исследования наноструктур.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 18.09.2012Основные принципы действия электронных, ионных и полупроводниковых приборов. Движение свободных частиц. Четыре группы частиц, используемых в полупроводниковых приборах: электроны, ионы, нейтральные атомы, или молекулы, кванты электромагнитного излучения.
реферат [619,2 K], добавлен 28.11.2008Методы и средства изучения свойств наноструктур. Экспериментальное исследование электрофизических параметров полупроводниковых материалов. Проведение оценочных расчетов теоретического предела минимального размера изображения, получаемого при литографии.
дипломная работа [810,6 K], добавлен 28.03.2016Определение тока утечки, мощности потери, удельных диэлектрических потерь при включении образца на переменное напряжение. Классификация и основные свойства полупроводниковых материалов. Физический смысл и область использования магнитных материалов.
контрольная работа [93,7 K], добавлен 28.10.2014Методы изготовления квантовых точек. Перспективы их использования в устройствах и приборах. Однофотонное поглощение света. Сравнительный анализ энергетического спектра и плотности электронных состояний в массивном полупроводнике, проволоке и точке.
курсовая работа [548,5 K], добавлен 29.04.2014Феноменология пламен. Оптические методы исследования пламен: основанные на собственном излучении, на просвечивании пламен, на упругом рассеивании света. Метод термопары. Лазерные методы - магнитный резонанс, масс-спектрометрия молекулярного пучка.
курсовая работа [315,6 K], добавлен 18.03.2008Краткие биографические сведения о великом физике, внесшем огромный вклад в развитие науки М. Фарадее. Первые самостоятельные исследования, научные публикации. Открытие ученым явления электромагнитной индукции, явления вращения плоскости поляризации света.
реферат [27,0 K], добавлен 18.01.2011Современное состояние элементной базы полупроводниковых оптических преобразователей. Воздействие электромагнитного излучения видимого и инфракрасного диапазонов на параметры токовых колебаний в мезапланарных структурах на основе высокоомного GaAs n-типа.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 18.07.2014Типы источников излучения, принципы их классификации. Источники излучения симметричные и несимметричные, газоразрядные, тепловые, с различным спектральным распределением энергии, на основе явления люминесценции. Оптические квантовые генераторы (лазеры).
реферат [1,8 M], добавлен 19.11.2010Характеристика вихрового электрического поля. Аналитическое объяснение опытных фактов. Законы электромагнитной индукции и Ома. Явления вращения плоскости поляризации света в магнитном поле. Способы получения индукционного тока. Применение правила Ленца.
презентация [3,4 M], добавлен 19.05.2014Что такое оптика? Ее виды и роль в развитии современной физики. Явления, связанные с отражением света. Зависимость коэффициента отражения от угла падения света. Защитные стёкла. Явления, связанные с преломлением света. Радуга, мираж, полярные сияния.
реферат [3,1 M], добавлен 01.06.2010Измерение потока или интенсивности электромагнитного излучения астрономического объекта с помощью фотометрии. Визуальные методы измерения небесных объектов. Закон обратных квадратов. Количественная оценка излучения с помощью фотографических материалов.
курсовая работа [319,1 K], добавлен 20.05.2016Физические основы и практические результаты использования проникающих излучений в технологии ядерного легирования полупроводниковых материалов. Их применение в производстве полупроводниковых приборов, мощных кремниевых диодов, тиристоров и транзисторов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 08.06.2015Электрофизические свойства полупроводников. Структура полупроводниковых кристаллов. Элементы зонной теории твердого тела. Микроструктурные исследования влияния электронного облучения на электрофизические характеристики полупроводниковых приборов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.09.2015Характеристики полупроводниковых материалов и источников излучения. Соединение источника с волокном. Конструкции одномодовых лазеров, особенности РБО-лазеров. Расчет параметров многомодового лазера с резонатором Фабри-Перо. Светоизлучающие диоды (СИД).
реферат [561,8 K], добавлен 11.06.2011Рентгено-флуоресцентный спектральный анализ материалов. Исследование элементного состава вещества. Процесс возникновения рентгеновской флуоресценции. Аналитические возможности нейтронно-активационного анализа. Спектры излучения радиоактивного образца.
реферат [1,3 M], добавлен 07.05.2019