[科普中国]-阴极荧光谱

阴极荧光光谱（cathodoluminescence spectroscopy）简称CL谱，是指利用电子束激发半导体，将价带电子激发到导带并在价带留下空穴，而后由于导带能量高不稳定，被激发电子又重新跃迁回价带与空穴复合，并释放出能量E≤Eg（能隙）的特征荧光谱。

介绍阴极荧光谱是利用电子束激发半导体样品，将价带电子激发到导带，之后由于导带能量高不稳定，被激发电子又重新跳回价带，并释放出能量E≤Eg（能隙）的特征荧光谱。

特点及应用CL谱是一种无损的分析方法，结合扫描电镜可提供与形貌相关的高空间分辨率光谱结果，是纳米结构和体材料的独特分析工具。利用阴极荧光谱，可以在进行表面形貌分析的同时，研究半导体材料的发光特性，尤其适合于各种半导体量子肼、量子线、量子点等纳米结构的发光性能的研究。

阴极荧光谱通常作为扫描电子显微镜的一个附件。比如场发射扫描电子显微镜，通常会配备一套阴极荧光探头，以充分扩展仪器功能。

阴极荧光一些不导电矿物样品，在高能电子作用下，发射的可见光信号，叫做阴极荧光。它是由这些物质的价电子，在受激态与基态之间能级跃迁直接释放波长比较长、能量比较低的波，其能量在几至几十个电子状，波长在可见光波长范围内。

阴极荧光谱取决于发光物质(包括主体物质和杂质)的价电子能级分布。因此，它可用来测定一些矿物的阴极荧光特点，是一种矿物鉴定方法。1

区别光致发光光谱（PL谱）的激发源是能量较大的光子，可以反映测试物质的内部结构，比如带隙，缺陷等；优点是：对样品无损伤，可以多次测量。

电致发光光谱（EL谱）的激发源是外加电场，导带中的电子被激发至足够高的能量碰撞发光中心，使发光中心由基态变为激发态，又回到基态而发光。

CL谱的激发源是高能电子束；CL能调节入射电子的能量，可以使电子进入到样品的不同深度，从而观测到样品表面以下的晶体缺陷信息。缺点是表面很容易被电子破坏。

此外，CL常作为扫描电子显微镜（SEM）的附件，可以在SEM测试样品表面形貌的同时，进行CL测试，得到样品的杂质、缺陷等信息。2

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学