(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の禁制帯幅よりも大きいフォトンエネルギーを有するポンプ光を前記試料に照射して、前記試料の価電子帯から伝導帯に電子を励起し、
前記試料の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーを有するプローブ光を前記試料に照射して、前記価電子帯に残された電子を前記試料から光電子として放出し、
前記試料から放出された光電子の空間分布と補完関係となる正孔の空間分布を検出し、
検出された正孔の空間分布を示す正孔空間分布情報を出力する、
ことを含むことを特徴とする、正孔空間分布検出方法。
【請求項２】
前記プローブ光のフォトンエネルギーＥPRは、前記価電子帯のイオン化エネルギーＥthに対して、
Ｅth≦ＥPR≦Ｅth＋０．５ｅＶ
との関係を有する、請求項１に記載の正孔空間分布検出方法。
【請求項３】
前記プローブ光のフォトンエネルギーＥPRは、前記価電子帯のイオン化エネルギーＥthに対して、
Ｅth＋０．１ｅＶ≦ＥPR≦Ｅth＋０．４ｅＶ
との関係を有する、請求項１に記載の正孔空間分布検出方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の正孔空間分布検出方法に含まれる処理を、前記ポンプ光及び前記プローブ光を前記試料に照射する繰り返し周波数を変化させながら複数回に亘って実行し、
前記正孔空間分布情報から、前記試料の所定領域における正孔の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成し、
前記画像情報から、前記プローブ光が前記試料に照射される直前の前記所定領域の輝度を示す輝度情報を生成し、
前記輝度情報に対応する輝度と、前記所定領域に正孔が存在しないときの前記所定領域の輝度である基準輝度とが一致したか否かを判定し、
前記輝度情報に対応する輝度が前記基準輝度に一致したと判定した前記輝度情報に関連付けて記憶される前記繰り返し周波数を、正孔の寿命と推定し、
推定された正孔の寿命を示す寿命情報を出力する、
ことを含む正孔寿命推定方法。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載の正孔空間分布検出方法に含まれる処理を実行し、
前記正孔空間分布情報から、前記試料の所定領域における正孔の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成し、
前記画像情報から、前記所定領域の輝度の経時的変化を示す輝度情報を生成し、
前記輝度情報から、前記プローブ光が前記試料に照射されてから正孔が前記所定領域に存在しなくなるまでの正孔の寿命を推定し、
推定された正孔の寿命を示す寿命情報を出力する、
ことを含む正孔寿命推定方法。
【請求項６】
前記試料に接するように配置された一対の電極の間に直流電圧を印加し、
請求項１〜３の何れか一項に記載の正孔空間分布検出方法に含まれる処理を実行し、
前記正孔空間分布情報から、前記試料の所定領域における正孔の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成し、
前記画像情報から、印加された直流電圧により移動した正孔の移動速度を演算し、
前記一対の電極の間の距離、印加された直流電圧、及び演算された正孔の移動速度から正孔の移動度を演算し、
演算された正孔の移動度を示す移動度情報を出力する、
ことを含む正孔移動度演算方法。
【請求項７】
試料の禁制帯幅よりも大きいフォトンエネルギーを有するポンプ光を生成し、生成した前記ポンプ光を前記試料に照射して、前記試料の価電子帯から伝導帯に電子を励起するポンプ光生成部と、
試料の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーを有するプローブ光を生成し、生成した前記プローブ光を前記試料に照射して、前記価電子帯に残された電子を前記試料から放出するプローブ光生成部と、
前記試料から放出された電子の空間分布と補完関係となる正孔の空間分布を検出し、検出された正孔の空間分布を示す正孔空間分布情報を出力する光電子顕微鏡装置と、
を有することを特徴とする時間分解光電子顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間分解光電子顕微鏡装置、正孔空間分布検出方法、正孔寿命推定方法及び正孔移動度演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
時間分解光電子顕微鏡装置を使用して、電子及び正孔を含む観測対象のキャリアの振る舞いを示すキャリアダイナミクスを検出する種々の技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、試料の伝導帯電子のイオン化エネルギーに対応するフォトンエネルギーを有するプローブ光を試料に照射して、ポンプ光により価電子帯から伝導帯に励起された電子のキャリアダイナミクス画像を取得する技術が記載されている。特許文献１に記載される技術では、プローブ光のフォトンエネルギーを連続的に変更させることで、光電子放出強度におけるバックグラウンド強度及び強度の増加を明確にできるので、伝導帯に励起された電子のキャリアダイナミクス画像をより鮮明に取得できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１８／１５９２７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の半導体素子、及び光触媒等の効率等の特性を評価するときに、電子の振る舞いと共に正孔の振る舞いを検出することが望まれている。しかしながら、正孔の振る舞いを検出する技術は知られていない。
【０００６】
本発明は、正孔の振る舞いを検出可能な正孔空間分布検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る正孔空間分布検出方法は、試料の禁制帯幅よりも大きいフォトンエネルギーを有するポンプ光を試料に照射して、試料の価電子帯から伝導帯に電子を励起し、試料の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーを有するプローブ光を試料に照射して、価電子帯に残された電子を試料から光電子として放出し、試料から放出された光電子の空間分布と補完関係となる正孔の空間分布を検出し、検出された正孔の空間分布を示す正孔空間分布情報を出力することを含む。
【０００８】
さらに、本発明に係る正孔空間分布検出方法では、プローブ光のフォトンエネルギーＥPRは、価電子帯のイオン化エネルギーＥthに対して、
Ｅth≦ＥPR≦Ｅth＋０．５ｅＶ
との関係を有することが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係る正孔空間分布検出方法では、プローブ光のフォトンエネルギーＥPRは、価電子帯のイオン化エネルギーＥthに対して、
Ｅth＋０．１ｅＶ≦ＥPR≦Ｅth＋０．４ｅＶ
との関係を有することが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明に係る正孔寿命推定方法は、正孔空間分布検出方法に含まれる処理を、ポンプ光及びプローブ光を試料に照射する繰り返し周波数を変化させながら複数回に亘って実行し、正孔空間分布情報から、試料の所定領域における正孔の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成し、画像情報から、プローブ光が試料に照射される直前の所定領域の輝度を示す輝度情報を生成し、輝度情報に対応する輝度と、所定領域に正孔が存在しないときの所定領域の輝度である基準輝度とが一致したか否かを判定し、輝度情報に対応する輝度が基準輝度に一致したと判定した輝度情報に関連付けて記憶される繰り返し周波数を、正孔の寿命と推定し、推定された正孔の寿命を示す寿命情報を出力することを含む。
【００１１】
さらに、本発明に係る正孔寿命推定方法は、正孔空間分布検出方法に含まれる処理を実行し、正孔空間分布情報から、試料の所定領域における正孔の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成し、画像情報から、所定領域の輝度の経時的変化を示す輝度情報を生成し、輝度情報から、プローブ光が試料に照射されてから正孔が所定領域に存在しなくなるまでの正孔の寿命を推定し、推定された正孔の寿命を示す寿命情報を出力することを含む。
【００１２】
さらに、本発明に係る正孔移動度演算方法は、試料に接するように配置された一対の電極の間に直流電圧を印加し、正孔空間分布検出方法に含まれる処理を実行し、正孔空間分布情報から、試料の所定領域における正孔の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成し、画像情報から、印加された直流電圧により移動した正孔の移動速度を演算し、一対の電極の間の距離、印加された直流電圧、及び演算された正孔の移動速度から正孔の移動度を演算し、演算された正孔の移動度を示す移動度情報を出力することを含む。
【００１３】
また、本発明に係る時間分解光電子顕微鏡装置は、試料の禁制帯幅よりも大きいフォトンエネルギーを有するポンプ光を生成し、生成したポンプ光を試料に照射して、試料の価電子帯から伝導帯に電子を励起するポンプ光生成部と、試料の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーを有するプローブ光を生成し、生成したプローブ光を試料に照射して、価電子帯に残された電子を試料から放出するプローブ光生成部と、試料から放出された電子の空間分布と補完関係となる正孔の空間分布を検出し、検出された正孔の空間分布を示す正孔空間分布情報を出力する光電子顕微鏡装置とを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る正孔空間分布検出方法は、正孔の振る舞いを検出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【図２】図１に示す光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【図３】図１に示す制御装置のブロック図である。
【図４】図１に示す時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔空間分布検出処理のフローチャートである。
【図５】（ａ）はポンプ光が照射された試料のキャリアの状態を示す図であり、（ｂ）はプローブ光が照射された試料のキャリアの状態を示す図である。
【図６】図１に示す時間分解光電子顕微鏡装置による正孔の空間分布検出処理の一例を示す図であり、（ａ）は（ｂ）〜（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域のＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図であり、（ｂ）はポンプ光が照射される前の試料の表面を撮像した画像であり、（ｃ）はポンプ光が照射されたときの試料の表面を撮像した画像であり、（ｄ）はポンプ光が照射された後の試料の表面を撮像した画像である。
【図７】第２実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【図８】図７に示す制御装置のブロック図である。
【図９】図７に示す時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔空間分布検出処理のフローチャートである。
【図１０】繰り返し周波数と正孔の寿命との関係を示す図であり、（ａ）及び（ｂ）は繰り返し周波数が２０ｋＨｚであるときのＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図であり、（ｃ）及び（ｄ）は繰り返し周波数が５ｋＨｚであるときのＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図であり、（ｅ）及び（ｆ）は繰り返し周波数が０．５ｋＨｚであるときのＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【図１２】図１１に示す制御装置のブロック図である。
【図１３】図１１に示す時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔空間分布検出処理のフローチャートである。
【図１４】輝度情報から正孔の寿命を推定する方法の一例を示す図である。
【図１５】第４実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【図１６】図１５に示す光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【図１７】図１５に示す制御装置のブロック図である。
【図１８】図１５に示す時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔空間分布検出処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の時間分解光電子顕微鏡装置、正孔空間分布検出方法、正孔寿命推定方法及び正孔移動度演算方法について図を参照しつつ説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１７】
（第１実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の構成及び機能）
図１は、第１実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【００１８】
時間分解光電子顕微鏡装置１は、レーザー光源１０と、ポンプ光生成部１１と、プローブ光生成部１２と、光電子顕微鏡装置１３と、ビームスプリッタ１４と、複数の光学ミラー１５と、制御装置２０とを有する。
【００１９】
レーザー光源１０は、フェムト秒レベルのパルス幅を有し、且つ、繰り返し周波数が可変であるパルス状のレーザー光を出力する。レーザー光源１０は、例えば発振波長が１０２８ｎｍ（１．２ｅＶのフォトンエネルギーに相当）、パルス幅が１８０ｆｓであり、繰り返し周波数が１ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の範囲で可変である。レーザー光源１０は、例えばＬｉｇｈｔＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ社製の極短パルスレーザー（ＰＨＡＲＯＳ）であってもよい。なお、レーザー光源１０は、パルス幅がアト秒レベルであり且つ繰り返し周波数が可変であるパルスを出力するアト秒パルスレーザー光源であってもよい。また、単一のレーザー光源１０が配置されるが、ポンプ光生成部１１及びプローブ光生成部１２のそれぞれにレーザーを入射する２つのレーザー光源を配置してもよい。
【００２０】
ポンプ光生成部１１は、波長変換器１１１と、高次高調波発生装置１１２とを有し、試料の禁制帯幅よりも大きいフォトンエネルギーを有するポンプ光ＬPUを試料に照射して、試料の価電子帯から伝導帯に電子を励起する。ポンプ光生成部１１は、例えば出力するポンプ光ＬPUのフォトンエネルギーを所定の範囲で変更可能な光パラメトリック増幅器（Optical Parametric Amplifier、ＯＰＡ）である。高次高調波発生装置１１２は、光学ミラー、偏光子及び非線形結晶等の光学素子と、光学素子を回転及び移動するモータ及びピエゾ素子等の駆動素子とを有し、波長変換器１１１から入力されるパルス状のレーザー光のフォトンエネルギーを変換する。ポンプ光生成部１１は、３ｅＶ以上５ｅＶ以下の範囲で制御することが好ましく、０．１ｅＶ以上８ｅＶ以下の範囲で制御することが更に好ましい。
【００２１】
プローブ光生成部１２は、波長変換器１２１と、高次高調波発生装置１２２とを有し、試料の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーを有するプローブ光ＬPRを試料に照射して、価電子帯に残された電子を試料から光電子として放出する。プローブ光生成部１２は、例えば出力するプローブ光ＬPRのフォトンエネルギーを所定の範囲で変更可能な光パラメトリック増幅器（Optical Parametric Amplifier、ＯＰＡ）である。高次高調波発生装置１１２は、光学ミラー、偏光子及び非線形結晶等の光学素子と、光学素子を回転及び移動するモータ及びピエゾ素子等の駆動素子とを有し、波長変換器１１１から入力されるパルス状のレーザー光のフォトンエネルギーを変換する。プローブ光生成部１２は、３ｅＶ以上５ｅＶ以下の範囲で制御することが好ましく、０．１ｅＶ以上８ｅＶ以下の範囲で制御することが更に好ましい。
【００２２】
図２は、光電子顕微鏡装置１３のブロック図である。
【００２３】
光電子顕微鏡装置１３は、光電子（放出）顕微鏡（Photoemission Electron microscopy、ＰＥＥＭ）１３１と、スクリーン１３２と、撮像装置１３３とを有する。光電子顕微鏡装置１３は、試料から放出される光電子の空間分布と補完関係となる正孔の空間分布を検出し、検出された正孔の空間分布を示す正孔空間分布情報を出力する。ＰＥＥＭ１３１は、例えばオミクロン社製のＰＥＥＭであってもよく、一例ではＧａＡｓである試料１００にポンプ光ＬPU及びプローブ光ＬPRが照射されることにより試料１００から放出される光電子の空間分布を拡大投影した光信号をスクリーン１３２に出力する。スクリーン１３２は、蛍光体を含有する透光性部材であり、ＰＥＥＭ１３１から入力された光信号を可視光に変換して、撮像装置１３３に出力する。撮像装置１３３は、例えば電荷結合素子（Charge Coupled Device、ＣＣＤ）を有し、スクリーン１３２から入力される可視光を光電変換して、光電子の空間分布と補完関係となる正孔の空間分布を示す正孔空間分布情報を制御装置２０に出力する。
【００２４】
ビームスプリッタ１４は、例えばハーフミラーであり、レーザー光源１０とポンプ光生成部１１及びプローブ光生成部１２との間に配置され、レーザー光源１０から出力されたレーザー光をポンプ光生成部１１とプローブ光生成部１２とに分光する。
【００２５】
複数の光学ミラー１５は、レーザー光源１０とプローブ光生成部１２との間、並びにポンプ光生成部１１及びプローブ光生成部１２と光電子顕微鏡装置１３との間に配置され、レーザー光、ポンプ光ＬPU及びプローブ光ＬPRを所望の方向に反射する。また、プローブ光生成部１２と光電子顕微鏡装置１３との間に配置される複数の光学ミラー１５は、プローブ光ＬPRが試料１００に到達時間を、ポンプ光ＬPUが試料１００に到達時間よりも遅延させる光学遅延ステージＤＳを形成する。
【００２６】
図４は、制御装置２０のブロック図である。
【００２７】
制御装置２０は、時間分解光電子顕微鏡装置１を制御する制御装置であり、時間分解光電子顕微鏡装置１を操作するオペレータにより操作される。制御装置２０は、通信部２１と、記憶部２２と、入力部２３と、出力部２４と、処理部３０とを有する。通信部２１、記憶部２２、入力部２３、出力部２４及び処理部３０は、バス２５を介して互いに接続される。
【００２８】
通信部２１は、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部２１は、レーザー光源１０、ポンプ光生成部１１、プローブ光生成部１２及び光電子顕微鏡装置１３等と通信を行う。
【００２９】
記憶部２２は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部２２は、処理部３０での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部２２は、アプリケーションプログラムとして、正孔の空間分布を検出する正孔空間分布検出処理を処理部３０に実行させるための正孔空間分布検出プログラム等を記憶する。正孔空間分布検出プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部２２にインストールされてもよい。また、記憶部２２は、正孔空間分布検出処理で使用される種々のデータを記憶する。さらに、記憶部２２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。
【００３０】
入力部２３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。オペレータは、入力部２３を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部２３は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部３０に供給される。
【００３１】
出力部２４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro−Luminescence）ディスプレイ等である。出力部２４は、処理部３０から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部２４は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。
【００３２】
処理部３０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部３０は、制御装置２０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部３０は、記憶部２２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部３０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【００３３】
処理部３０は、制御部３１を有する。制御部３１は、処理部３０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、制御部３１は、ファームウェアとして制御装置２０に実装されてもよい。
【００３４】
（第１実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔空間分布検出処理）
図４は、時間分解光電子顕微鏡装置１により実行される正孔空間分布検出処理のフローチャートである。正孔空間分布検出処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部３０により時間分解光電子顕微鏡装置１の各要素と協働して実行される。
【００３５】
まず、制御部３１は、レーザー光源１０が出力するレーザー光の繰り返し周波数を示す繰り返し周波数信号をレーザー光源１０に出力する（Ｓ１０１）。レーザー光源１０は、入力された繰り返し周波数信号に対応する繰り返し周波数をパルス状のレーザー光の繰り返し周波数に設定する。
【００３６】
次いで、制御部３１は、ポンプ光生成部１１が出力するポンプ光ＬPUのフォトンエネルギーを示すポンプ光エネルギー信号をポンプ光生成部１１に出力する（Ｓ１０２）。ポンプ光エネルギー信号に対応するフォトンエネルギーは、試料１００の禁制帯幅よりも大きいフォトンエネルギーである。ポンプ光生成部１１は、入力されたポンプ光エネルギー信号に対応するフォトンエネルギーを出力するポンプ光ＬPUのフォトンエネルギーに設定する。
【００３７】
次いで、制御部３１は、プローブ光生成部１２が出力するプローブ光ＬPRのフォトンエネルギーを示すプローブ光エネルギー信号をポンプ光生成部１１に出力する（Ｓ１０３）。プローブ光エネルギー信号に対応するフォトンエネルギーは、試料１００の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーである。
【００３８】
設定されるプローブ光ＬPRのフォトンエネルギーＥPRは、価電子帯のイオン化エネルギーＥthに対して、
Ｅth≦ＥPR≦Ｅth＋０．５ｅＶ
との関係を有することが好ましい。また、設定されるプローブ光ＬPRのフォトンエネルギーＥPRは、価電子帯のイオン化エネルギーＥthに対して、
Ｅth＋０．１ｅＶ≦ＥPR≦Ｅth＋０．４ｅＶ
との関係を有することが更に好ましい。プローブ光生成部１２は、入力されたプローブ光エネルギー信号に対応するフォトンエネルギーを出力するプローブ光ＬPRのフォトンエネルギーに設定する。
【００３９】
次いで、制御部３１は、正孔空間分布検出を開始することを示す検出開始信号をレーザー光源１０に出力する（Ｓ１０４）。レーザー光源１０は、検出開始信号が入力されることに応じて、パルス状のレーザー光をビームスプリッタ１４を介してポンプ光生成部１１及びプローブ光生成部１２に出力する。以降、レーザー光源１０は、パルス状のレーザー光をビームスプリッタ１４を介してポンプ光生成部１１及びプローブ光生成部１２に出力し続ける。
【００４０】
ポンプ光生成部１１は、レーザー光源１０から入力されるレーザー光からＳ１０２の処理で設定されたフォトンエネルギーを有するポンプ光ＬPUを生成し、生成したポンプ光ＬPUを試料１００に照射する（Ｓ１０５）。ポンプ光生成部１１がポンプ光ＬPUを試料１００に照射することで、図５（ａ）に示すように試料１００の価電子帯から伝導帯に電子１０１を励起する。試料１００の価電子帯から伝導帯に電子１０１が励起されると、価電子帯に正孔１０２が形成される。
【００４１】
プローブ光生成部１２は、レーザー光源１０から入力されるレーザー光からＳ１０３の処理で設定されたフォトンエネルギーを有するプローブ光ＬPRを生成し、生成したプローブ光ＬPRを試料１００に照射する（Ｓ１０６）。プローブ光生成部１２がプローブ光ＬPRを試料１００に照射することで、図５（ｂ）に示すように試料１００の価電子帯に残った電子１０１が光電子１０３として試料１００から放出される。Ｓ１０５及びＳ１０６の処理を複数回に亘って繰り返すことによりる正孔の空間分布を示す画像の解像度を向上させることができる。
【００４２】
プローブ光生成部１２がプローブ光ＬPRを試料１００に照射することで、伝導帯に励起された電子１０１もまた試料１００から光電子として放出される。しかしながら、伝導帯に励起された電子１０１の数は、試料１００の価電子帯に残った電子１０１の数よりも十分に少ないので、スクリーン１３２の量子効果等により撮像装置１３３により撮像され難い。
【００４３】
光電子顕微鏡装置１３は、試料から放出された電子の空間分布と補完関係となる正孔の空間分布を検出する（Ｓ１０７）。光電子顕微鏡装置１３は、試料１００から放出される光電子１０３の空間分布を示す空間分布情報を制御装置２０に出力する。
【００４４】
制御部３１は、光電子顕微鏡装置１３から入力された空間分布情報を、Ｓ１０１の処理で設定された繰り返し周波数に関連付けて記憶する（Ｓ１０８）。次いで、制御部３１は、光学遅延ステージＤＳの位置を変更して、ポンプ光ＬPUとプローブ光ＬPRとの間の遅延時間を変更する（Ｓ１０９）。
【００４５】
次いで、制御部３１は、正孔空間分布検出処理を終了する処理終了指示が入力されたか否かを判定する（Ｓ１１０）。制御部３１が処理終了指示が入力されていないと判定する（Ｓ１１０−ＮＯ）と、処理はＳ１０５に戻る。
【００４６】
以降、制御部３１が処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ１１０−ＹＥＳ）まで、ポンプ光ＬPUとプローブ光ＬPRとの間の遅延時間を変更しながら、Ｓ１０５〜Ｓ１１０の処理が繰り返される。例えば、ポンプ光ＬPUがプローブ光ＬPRよりも試料１００に５ｐｓ先に照射する状態から、ポンプ光ＬPUがプローブ光ＬPRよりも試料１００に２０ｐｓ後に照射する状態まで０．１ｐｓ毎に遅延時間を変更しながら、Ｓ１０５〜Ｓ１１０の処理が繰り返されてもよい。そして、制御部３１は、処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ１１０−ＹＥＳ）と、正孔空間分布検出を終了することを示す検出終了信号をレーザー光源１０に出力して（Ｓ１１１）、レーザー光源１０がレーザー光の出力を停止して処理は終了する。
【００４７】
（第１実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の作用効果）
時間分解光電子顕微鏡装置１は、試料１００の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーを有するプローブ光ＬPRを試料１００に照射して、試料１００の価電子帯に残された電子１０１が放出された光電子１０３の空間分布を検出する。試料１００の価電子帯に残された電子１０１の空間分布は、試料１００の価電子帯に形成される正孔と補完関係となるので、時間分解光電子顕微鏡装置１は、正孔の空間分布を検出することができる。
【００４８】
図６は、時間分解光電子顕微鏡装置１による正孔の空間分布検出処理の一例を示す図である。図６（ａ）は、図６（ｂ）〜６（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域のＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図である。図６（ｂ）はポンプ光ＬPUが照射される前の試料の表面を撮像した画像であり、図６（ｃ）はポンプ光ＬPUが照射されたときの試料の表面を撮像した画像であり、図６（ｄ）はポンプ光ＬPUが照射された後の試料の表面を撮像した画像である。図６（ａ）において、横軸はプローブ光ＬPRが照射される前後の時間変化を示し、縦軸は図６（ｂ）〜６（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域の輝度であり、ＰＥＥＭ強度とも称される。
【００４９】
図６（ｂ）に示すように、ポンプ光ＬPUが照射される前では、試料の表面は、矢印Ａで示される矩形の所定領域を含めて、ポンプ光ＬPUの照射により生成した電子及び正孔は存在しない。図６（ｃ）に示すように、ポンプ光ＬPUが照射されると、矢印Ａで示される矩形の所定領域を含めて、正孔が形成されて、輝度が低下する。さらに、図６（ｄ）に示すように、ポンプ光ＬPUが照射された後、矢印Ａで示される矩形の所定領域を含めて、正孔が存在し続ける。
【００５０】
（第２実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の構成及び機能）
図７は第２実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図であり、図８は図７に示す制御装置のブロック図である。
【００５１】
時間分解光電子顕微鏡装置２は、制御装置４０を制御装置２０の代わりに有することが、時間分解光電子顕微鏡装置１と相違する。制御装置４０以外の時間分解光電子顕微鏡装置２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された時間分解光電子顕微鏡装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。制御装置４０は、処理部５０を処理部３０の代わりに有することが制御装置２０と相違する。処理部５０以外の制御装置４０の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された制御装置２０の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５２】
処理部５０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部５０は、制御装置４０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部５０は、記憶部２２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部５０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【００５３】
処理部５０は、制御部５１と、繰り返し周波数変更部５２と、画像情報生成部５３と、輝度情報生成部５４と、輝度情報判定部５５と、寿命推定部５６と、寿命情報出力部５７とを有する。これらの各部は、処理部５０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして制御装置４０に実装されてもよい。
【００５４】
（第２実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔寿命推定処理）
図９は、時間分解光電子顕微鏡装置２により実行される正孔寿命推定処理のフローチャートである。正孔寿命推定処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部５０により時間分解光電子顕微鏡装置２の各要素と協働して実行される。
【００５５】
Ｓ２０１〜Ｓ２０９の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０９の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００５６】
制御部５１が処理終了指示が入力されていないと判定する（Ｓ２０９−ＮＯ）と、繰り返し周波数変更部５２は、繰り返し周波数を変更することを示す繰り返し周波数変更指示をレーザー光源１０に出力する（Ｓ２１０）。レーザー光源１０は、繰り返し周波数変更指示が入力されると、繰り返し周波数変更指示に応じて繰り返し周波数を変更する。次いで、処理は、Ｓ２０５に戻る。以降、制御部５１が処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ２０９−ＹＥＳ）まで、Ｓ２０５〜Ｓ２１０の処理が繰り返される。
【００５７】
Ｓ２０５〜Ｓ２１０の処理が繰り返されることで、ポンプ光ＬPU及びプローブ光ＬPRを試料１００に照射する繰り返し周波数を変化させながら、正孔１０２の空間分布を検出する処理が複数回に亘って実行される。
【００５８】
制御部５１は、処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ２０９−ＹＥＳ）と、正孔空間分布検出を終了することを示す検出終了信号をレーザー光源１０に出力して（Ｓ２１１）、レーザー光源１０がレーザー光の出力を停止する。
【００５９】
次いで、画像情報生成部５３は、Ｓ２０９の処理で記憶部２２に記憶された正孔空間分布情報から、試料１００の所定領域における正孔１０２の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を繰り返し周波数毎に生成する（Ｓ２１２）。画像情報生成部５３は、生成した画像情報を繰り返し周波数毎に関連付けて記憶部２２に記憶する。
【００６０】
次いで、輝度情報生成部５４は、Ｓ２１２の処理で生成された画像情報から、プローブ光ＬPRが試料１００に照射される直前の所定領域の輝度を示す輝度情報を生成繰り返し周波数毎に生成する（Ｓ２１３）。輝度情報生成部５４は、生成した輝度情報を繰り返し周波数毎に関連付けて記憶部２２に記憶する。
【００６１】
輝度情報判定部５５は、Ｓ２１３の処理で生成された輝度情報に対応する輝度と、所定領域に正孔が存在しないときの所定領域の輝度である基準輝度とが一致したか否かを判定する（Ｓ２１４）。画像情報生成部５３は、生成した輝度情報を繰り返し周波数毎に関連付けて記憶部２２に記憶する。
【００６２】
基準輝度は、正孔が存在しないときの輝度なので、正孔１０２の寿命、すなわちプローブ光ＬPRにより価電子帯から励起されて試料１００から放出された光電子１０３が価電子帯に戻るまでの期間に一致したときの繰り返し周波数が正孔１０２の寿命と推定される。
【００６３】
図１０は、繰り返し周波数と正孔の寿命との関係を示す図である。図１０（ａ）及び１０（ｂ）は、繰り返し周波数が２０ｋＨｚ（周期は５０μｓである）であるときの図６（ｂ）〜６（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域のＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図である。図１０（ｃ）及び１０（ｄ）は、繰り返し周波数が５ｋＨｚ（周期がは００μｓである）であるときの図６（ｂ）〜６（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域のＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図である。図１０（ｅ）及び１０（ｆ）は、繰り返し周波数が０．５ｋＨｚ（周期は２００００μｓである）であるときの図６（ｂ）〜６（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域のＰＥＥＭ強度の経時変化を示す図である。
【００６４】
図１０（ａ）〜１０（ｆ）において、横軸はプローブ光が照射される前後の時間変化を示し、縦軸は図６（ｂ）〜６（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域のＰＥＥＭ強度である。図１０（ｂ）、１０（ｄ）及び１０（ｆ）において、縦軸はの正孔が存在しないときの輝度を１として正規化される。
【００６５】
曲線Ｃ１１、Ｃ２１及びＣ３１は、ポンプ光ＬPUが照射されないときの輝度変化を示し、基準輝度に対応する。曲線Ｃ１２、Ｃ２２、Ｃ３２、Ｃ１３、Ｃ２３及びＣ３３は、ポンプ光ＬPU及びプローブ光ＬPRが照射されたときの輝度変化を示し、Ｓ２１５の処理で生成された輝度情報に対応する輝度に対応する。
【００６６】
繰り返し周波数が２０ｋＨｚであるとき、プローブ光ＬPRが試料１００に照射される直前の輝度は基準輝度の９０％程度であり、繰り返し周波数が５ｋＨｚであるとき、プローブ光ＬPRが試料１００に照射される直前の輝度は基準輝度の９５％程度である。繰り返し周波数が２０ｋＨｚ及び５ｋＨｚであるとき、プローブ光ＬPRが試料１００に照射される直前でも、正孔は試料１００の表面に溜め込まれているため、輝度が基準輝度の１００％に達しない。
【００６７】
一方、繰り返し周波数が０．５ｋＨｚであるとき、プローブ光ＬPRが試料１００に照射される直前の輝度は基準輝度の略１００％である。繰り返し周波数が０．５ｋＨｚであるとき、プローブ光ＬPRが試料１００に照射される直前に、電子１０１が試料１００の表面から価電子帯に戻ることにより、正孔が寿命に達する。
【００６８】
輝度情報判定部５５は、輝度情報に対応する輝度と基準輝度とが一致したと判定する（Ｓ２１４−ＹＥＳ）まで、Ｓ２１４の処理を繰り返す。輝度情報に対応する輝度と基準輝度とが一致したと判定される（Ｓ２１４−ＹＥＳ）と、寿命推定部５６は、輝度情報に対応する輝度が基準輝度に一致したと判定した輝度情報に関連付けて記憶される繰り返し周波数を、正孔の寿命と推定する（Ｓ２１５）。
【００６９】
そして、寿命情報出力部５７は、Ｓ２１５７の処理で推定された正孔の寿命を示す寿命情報を出力する（Ｓ２１６）。
【００７０】
（第２実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の作用効果）
時間分解光電子顕微鏡装置２は、従来の技術では推定が容易ではなかった正孔の寿命を正孔の空間分布の経時的変化から直接推定することができる。
【００７１】
（第３実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の構成及び機能）
図１１は第３実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図であり、図１２は図１１に示す制御装置のブロック図である。
【００７２】
時間分解光電子顕微鏡装置３は、制御装置６０を制御装置２０の代わりに有することが、時間分解光電子顕微鏡装置１と相違する。制御装置６０以外の時間分解光電子顕微鏡装置３の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された時間分解光電子顕微鏡装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。制御装置６０は、処理部７０を処理部３０の代わりに有することが制御装置２０と相違する。処理部７０以外の制御装置６０の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された制御装置２０の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７３】
処理部７０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部７０は、制御装置６０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部７０は、記憶部２２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部７０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【００７４】
処理部７０は、制御部７１と、画像情報生成部７２と、輝度情報生成部７３と、寿命推定部７４と、寿命情報出力部７５とを有する。これらの各部は、処理部７０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして制御装置６０に実装されてもよい。
【００７５】
（第３実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔寿命推定処理）
図１３は、時間分解光電子顕微鏡装置３により実行される正孔寿命推定処理のフローチャートである。正孔寿命推定処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部７０により時間分解光電子顕微鏡装置３の各要素と協働して実行される。
【００７６】
Ｓ３０１〜Ｓ３０８の処理は、Ｓ１０２〜Ｓ１０８及びＳ１１０の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７７】
制御部７１が処理終了指示が入力されていないと判定する（Ｓ３０８−ＮＯ）と、処理はＳ３０４に戻る。以降、制御部７１が処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ３０８−ＹＥＳ）までＳ３０４〜Ｓ３０８の処理が繰り返される。
【００７８】
制御部７１は、処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ３０８−ＹＥＳ）と、正孔空間分布検出を終了することを示す検出終了信号をレーザー光源１０に出力して（Ｓ３０９）、レーザー光源１０がレーザー光の出力を停止する。
【００７９】
次いで、画像情報生成部７２は、Ｓ３０７の処理で記憶部２２に記憶された正孔空間分布情報から、試料１００の所定領域における正孔１０２の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成する（Ｓ３１０）。画像情報生成部７２は、生成した画像情報を記憶部２２に記憶する。
【００８０】
次いで、輝度情報生成部７３は、Ｓ３１０の処理で生成された画像情報から、プローブ光ＬPRが試料１００に照射された後の所定領域の輝度の経時変化を示す輝度情報を生成する（Ｓ３１１）。輝度情報生成部７３は、生成した輝度情報を記憶部２２に記憶する。
【００８１】
次いで、寿命推定部７４は、輝度情報から、プローブ光ＬPRが試料１００に照射されてから正孔１０２が所定領域に存在しなくなるまでの正孔１０２の寿命を推定する（Ｓ３１２）。
【００８２】
図１４は、輝度情報から正孔の寿命を推定する方法の一例を示す図である。図１４において、横軸はポンプ光照射時間に対するプローブ光が照射される前後の時間変化を示し、縦軸は図６（ｂ）〜６（ｄ）の矢印Ａで示される矩形の所定領域のＰＥＥＭ強度である。図１４において、縦軸は正孔が存在しないときの輝度を１として正規化される。図１４において、曲線Ｃ４１はＳ３１３の処理で生成された輝度情報であり、曲線Ｃ４２はＳ３１３の処理で生成された輝度情報から演算された近似曲線を示す。
【００８３】
まず、寿命推定部７４は、Ｓ３１１の処理で生成された輝度情報から、最小二乗法等の近似手法を使用して、近似曲線を演算する。次いでは、寿命推定部７４は、演算した近似曲線から正孔の寿命を推定する。図１４に示す例では、５００μｍまで検出された輝度の近似曲線からＰＥＥＭ強度が１に達する時点を正孔の寿命と推定する。図１４に示す例では、正孔の寿命τは３±１．５ｍｓと推定された。
【００８４】
そして、寿命情報出力部５７は、Ｓ３１２の処理で推定された正孔の寿命を示す寿命情報を出力する（Ｓ３１３）。
【００８５】
（第３実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の作用効果）
時間分解光電子顕微鏡装置３は、従来の技術では推定が容易ではなかった正孔の寿命を正孔の空間分布の経時的変化から直接推定することができる。
【００８６】
（第４実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の構成及び機能）
図１５は第４実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置のブロック図である。
【００８７】
時間分解光電子顕微鏡装置４は、光電子顕微鏡装置１８及び制御装置８０を光電子顕微鏡装置１３及び制御装置２０の代わりに有することが、時間分解光電子顕微鏡装置１と相違する。光電子顕微鏡装置１８及び制御装置８０以外の時間分解光電子顕微鏡装置４の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された時間分解光電子顕微鏡装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００８８】
図１６（ａ）は光電子顕微鏡装置１８のブロック図であり、図１６（ｂ）は、試料１００と、直流電源１８０、第１電極１８１、第２電極１８２及びスイッチ１８３との配置関係を示す平面図である。
【００８９】
光電子顕微鏡装置１８は、直流電源１８０、第１電極１８１、第２電極１８２及びスイッチ１８３を有することが光電子顕微鏡装置１３と相違する。直流電源１８０、第１電極１８１、第２電極１８２及びスイッチ１８３以外の光電子顕微鏡装置１８の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光電子顕微鏡装置１３の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００９０】
直流電源１８０は、第１電極１８１及び第２電極１８２に電気的に接続され、第１電極１８１と第２電極１８２との間に試料１００を介して電圧Ｖを印加する。第１電極１８１及び第２電極１８２は、銅等の金属で形成された電極であり、試料１００に電圧を印加する。第１電極１８１と第２電極１８２との間の離隔距離は、Ｄで示される。スイッチ１８３は、制御装置８０から入力される電圧印加開始指示に応じてオンして、第１電極１８１と第２電極１８２との間に直流電圧Ｖを印加する。また、スイッチ１８３は、制御装置８０から入力される電圧印加終了指示に応じてオフして、第１電極１８１と第２電極１８２との間への直流電圧Ｖの印加を終了する。
【００９１】
図１７は、制御装置８０のブロック図である。
【００９２】
制御装置８０は、処理部９０を処理部３０の代わりに有することが制御装置２０と相違する。処理部９０以外の制御装置８０の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された制御装置２０の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００９３】
処理部９０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部９０は、制御装置８０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部９０は、記憶部２２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部９０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【００９４】
処理部９０は、制御部９１と、画像情報生成部９２と、移動速度演算部９３と、移動度演算部９４と、移動度情報出力部９５とを有する。これらの各部は、処理部９０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして制御装置８０に実装されてもよい。
【００９５】
（第４実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置により実行される正孔移動度演算処理）
図１８は、時間分解光電子顕微鏡装置４により実行される正孔移動度演算処理のフローチャートである。正孔移動度演算処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部７０により時間分解光電子顕微鏡装置４の各要素と協働して実行される。
【００９６】
まず、制御部９１は、電圧印加開始指示を光電子顕微鏡装置１８に出力する（Ｓ４０１）。光電子顕微鏡装置１８は、電圧印加開始指示が入力されることに応じてスイッチ１８３をオンして、試料１００に接するように配置された一対の電極である第１電極１８１及び第２電極１８２の間への直流電圧の印加を開始する。
【００９７】
Ｓ４０２〜Ｓ４１０の処理は、Ｓ１０２〜Ｓ１１０の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００９８】
制御部７１が処理終了指示が入力されていないと判定する（Ｓ４１０−ＮＯ）と、処理はＳ４０５に戻る。以降、制御部７１が処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ４１０−ＹＥＳ）までＳ４０５〜Ｓ４１０の処理が繰り返される。
【００９９】
制御部９１は、処理終了指示が入力されたと判定する（Ｓ４１０−ＹＥＳ）と、正孔空間分布検出を終了することを示す検出終了信号をレーザー光源１０に出力して（Ｓ４１１）、レーザー光源１０がレーザー光の出力を停止する。
【０１００】
次いで、制御部９１は、電圧印加終了指示を光電子顕微鏡装置１８に出力する（Ｓ４１２）。光電子顕微鏡装置１８は、電圧印加終了指示が入力されることに応じてスイッチ１８３をオフして、第１電極１８１及び第２電極１８２の間への直流電圧の印加を終了する。
【０１０１】
次いで、画像情報生成部９２は、Ｓ４０９の処理で記憶部２２に記憶された正孔空間分布情報から、試料１００の所定領域における正孔１０２の空間分布の経時的変化を撮像した画像情報を生成する（Ｓ４１３）。画像情報生成部９２は、生成した画像情報を記憶部２２に記憶する。
【０１０２】
次いで、移動速度演算部９３は、Ｓ４１３の処理で生成された画像情報から、印加された直流電圧により移動した正孔の移動速度を演算する（Ｓ４１４）。例えば、移動速度演算部９３は、画像情報に対応する画像から２つの時点の画像を抽出し、抽出した２つの画像を撮像した時間ｔの差、及び２つの画像のそれぞれに含まれる正孔の存在領域の移動距離Ｌから正孔の移動速度ｖを
ｖ＝Ｌ／ｔ〔ｍ／ｓ〕
として演算する。移動速度演算部９３は、演算した正孔の移動速度を記憶部２２に記憶する。
【０１０３】
次いで、移動度演算部９４は、第１電極１８１と第２電極１８２との間の離隔距離Ｄ、第１電極１８１と第２電極１８２との間に印加された直流電圧Ｖ、及び演算された正孔の移動速度ｖから正孔の移動度μを演算する（Ｓ４１５）。正孔の移動度μは、電場の強さＥ（＝Ｖ／Ｄ）及び正孔の移動速度ｖとの間に、
ｖ＝μＥ〔ｍ／ｓ〕
との関係を有するので、
μ＝ｖ／Ｅ＝ｖ×Ｄ／Ｖ〔ｍ2／Ｖ・ｓ〕
として演算される。移動度演算部９４は、演算した正孔の移動度を記憶部２２に記憶する。
【０１０４】
そして、移動度情報出力部９５は、Ｓ４１６の処理で推定された正孔の移動度を示す移動度情報を出力する（Ｓ４１６）。
【０１０５】
（第４実施形態に係る時間分解光電子顕微鏡装置の作用効果）
時間分解光電子顕微鏡装置４は、従来の技術では推定が容易ではなかった正孔の移動度を正孔の空間分布の経時的変化から直接推定することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１〜４    時間分解光電子顕微鏡装置
１０    レーザー光源
１１    ポンプ光生成部
１２    プローブ光生成部
１３、１８    光電子顕微鏡装置
１４    ビームスプリッタ
１５    光学ミラー
２０、４０、６０、８０    制御装置
【要約】      （修正有）【課題】正孔の振る舞いを検出可能な正孔空間分布検出方法を提供する。【解決手段】正孔空間分布検出方法は、試料の禁制帯幅よりも大きいフォトンエネルギーを有するポンプ光を試料に照射して、試料の価電子帯から伝導帯に電子１０１を励起し、試料の価電子帯のイオン化エネルギーよりも大きいフォトンエネルギーを有するプローブ光を試料に照射して、価電子帯に残された電子１０１を試料から光電子１０３として放出し、試料から放出された光電子１０３の空間分布と補完関係となる正孔１０２の空間分布を検出し、検出された正孔１０２の空間分布を示す正孔空間分布情報を出力することを含む。【選択図】図５【図１】
0006832592.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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