Luminescentie op de nanoschaal: cathodoluminescentie in een elektronenmicroscoop.

Groep: Lumilab

Promotoren: Prof. Philippe Smet en Prof. Dirk Poelman

Begeleiding: Lisa Martin

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Projectbeschrijving

Luminescente materialen vertonen de eigenschap dat ze licht kunnen uitsturen dat niet op thermische wijze gegenereerd werd, in tegenstelling tot bijvoorbeeld een gloeilamp. Deze materialen, ook wel fosforen genoemd, zijn alomtegenwoordig, en worden toegepast in verlichting en beeldschermen - denk aan spaarlampen en LEDs - maar ook als optische witmakers, biolabels, scintillatiedetectoren, voor medische beeldvorming,... De meeste foto- en elektroluminescente materialen, zoals fosforen voor LEDs, vertonen ook lichtemissie wanneer ze blootgesteld worden aan (hoog)energetische straling; in het geval van versnelde elektronen spreken we van cathodoluminescentie (CL). Wanneer de detectie van de CL gebeurt in een scanning elektronenmicroscoop (SEM), wordt hoge-resolutie beeldvorming gecombineerd met de analyse van het emissiespectrum op microscopisch niveau, zodat de luminescentie van fosforen op nanoschaal gemeten kan worden. Dit is in sterke tegenstelling tot de courante luminescentiespectroscopie waar uitgemiddeld wordt over een macroscopische hoeveelheid.

In deze Masterproef word je opgeleid om zelfstandig te werken met een elektronenmicroscoop, uitgerust met elementanalyse (EDX, energiedispersieve x-stralenanalyse), temperatuursstage en luminescentiespectrometer (CL-detectie). Door combinatie van deze technieken leer je om lokale variaties in het luminescentiespectrum te koppelen aan variaties in de chemische samenstelling en morfologie. Bovendien laat de temperatuursstage toe om de invloed van temperatuur op de luminescentie te bekijken, op een veel kleinere schaal dan wat met optische microscopen mogelijk is. Afhankelijk van je interesse kan de focus in de Masterproef verschoven worden van hardware- (bv. rond de optische inkoppeling van de CL emissie uit de microscoop naar de spectrometer, of het uitwerken van een lifetime mapping module), software-  (bv. het automatisch verwerken en analyseren van de grote datastromen inherent aan CL mapping) tot materiaalontwikkeling (bv. het maken en vergelijken van fosforen met verschillende syntheseparameters).

De figuur hieronder toont het resultaat van een CL mapping op één enkel core-shell luminescent deeltje met een afmeting van 2µm, waarbij de emissie duidelijk inhomogeen is en de onderliggende samenstelling reflecteert.

Thesis 2015-2016 Lumilab1