Sophie Meuret, Matthias Liebtrau, Toon Coenen, Silke Christiansen, Albert Polman, Kelly W. Mauser, Magdalena Solà-Garcia, Publica, FOM Institute for Atomic and Molecular Physics (AMOLF), Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies and Systems (Fraunhofer IKTS), Fraunhofer (Fraunhofer-Gesellschaft), Interférométrie, In situ et Instrumentation pour la Microscopie Electronique (CEMES-I3EM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-19-CE30-0008,ECHOMELO,Holographie électronique des matériaux pour l'optoélectronique sous excitation lumineuse(2019) more...
International audience; Photon bunching in incoherent cathodoluminescence (CL) spectroscopy originates from the fact that a single high-energy electron can generate multiple photons when interacting with a material, thus, revealing key properties of electron−matter excitation. Contrary to previous works based on Monte Carlo modeling, here we present a fully analytical model describing the amplitude and shape of the second order autocorrelation function (g (2) (τ)) for continuous and pulsed electron beams. Moreover, we extend the analysis of photon bunching to ultrashort electron pulses, in which up to 500 electrons per pulse excite the sample within a few picoseconds. We obtain a simple equation relating the bunching strength (g (2) (0)) to the electron beam current, emitter decay lifetime, pulse duration, in the case of pulsed electron beams, and electron excitation efficiency (γ), defined as the probability that an electron creates at least one interaction with the emitter. The analytical model shows good agreement with the experimental data obtained on InGaN/GaN quantum wells using continuous, ns-pulsed (using beam blanker) and ultrashort ps-pulsed (using photoemission) electron beams. We extract excitation efficiencies of 0.13 and 0.05 for 10 and 8 keV electron beams, respectively, and we observe that nonlinear effects play no compelling role, even after excitation with ultrashort and dense electron cascades in the quantum wells. more...