duvl900,超宽,禁带,半导体,深紫,激发,荧光,测试系统

产品概述

光学设计简介

图 1 光路结构示意图。

主要性能特点：

采用200nm以下激光激发样品，其它波长可选；
采用侧面收集光路，提高光收集效率；
插槽式光路设计，可扩展升级深紫外光电流测试；
具有自动对焦功能，保证实时聚焦；
可在荧光收集模式和成像模式之间自动切换；
可集成冷热台变温测试、TRPL及FLIM测试。

设备主要特色：革命性的插槽式并联光路设计

图 2 插槽式并联光路设计实物图

强大的光路稳定性：取消了传统意义上的显微镜周边冗余，更加贴合光路稳定性要求比较高的未来应用场景
无限拓展的可能性：显微镜光路，荧光，Raman，振镜扫描光电流光路，不同波长的荧光与Raman测试，依次并联，无限拓展
定量测试的高准确度：激光功率校准集成在显微镜模组中，通过测量激光采样镜获取的少量激光光强，可作为激光功率的实时校准和参考，并通过集成在荧光和拉曼模组中的连续衰减片调节光强。
更多的功能实现：荧光光强对于激发功率密度非常敏感，要准确的比较不同样品的荧光光强，需要应用翘曲度模组通过自动对焦，固定激发光斑的大小，同时通过激光功率校准来固定激发光强，最终保证了显微共聚焦荧光光强的稳定性和可比较性。

主要技术规格

名称	组成	规格
深紫外显微光路系统	显微镜模组	25X 紫外物镜，数值孔径0.4，工作距离12.5mm，视觉分辨率0.8μm，聚焦195nm紫外光斑直径约2微米。
		紫外显微成像光路：可获得195nm激光光斑和样品表面的显微图像；可在荧光收集模式（对195nm激光进行聚焦）和成像模式（对样品表面进行聚焦和寻区）之间切换。
		紫外相机：分辨率1920x1080，视野范围0.42x0.24 mm

	侧面收集模组	紫外物镜：5X，数值孔径0.25 工作距离35mm
		紫外抗爆光纤
	耦合光路模组	配备光路准直调节机构，将激光和收集的荧光耦合到激发和收集模组。
	激发和收集模组	与195nm激光器对接与单色仪狭缝对接，将荧光聚焦到单色仪狭缝入口。长波通滤光片，荧光收集范围200-550 nm
冷热台	低温77K 或 4K可选高温可以到600度电学导线可选
平移台	XY手动与电动可选 Z轴通过物镜进行调节
单色仪	焦距：320mm 光栅：不同刻画线可选探测器：PMT与CCD可选，用于时间衰减测试与稳态荧光光谱
195nm飞秒脉冲激光器	配置锁模钛宝石激光器输出波长：195 nm 输出功率：4mW（基频功率>2.5W@780nm）重复频率：80 MHz 脉冲宽度：~200 fs 备注：KrF-193nm激光器可选
面阵CCD探测器	像素2000×256 像素尺寸15um 背感光制冷温度-60℃
荧光寿命模块测量模组	最短测试寿命：50ps

测试案例分享

样品1、HVPE生长的AlN单晶带边发光和缺陷发光及缺陷寿命测量
实验条件：193nm脉冲激光器，脉宽约7ns，重频率200Hz，测光路收集，室温

图1. HVPE生长AlN的发光图原始数据

图2. AlN的带边峰208.0nm和209.4nm

图3. AlN在406nm处缺陷峰的荧光寿命衰减曲线

图4. AlN缺陷荧光拟合后的寿命值

样品2、MOCVD生长的AlN薄膜带边发光和缺陷发光
实验条件：193nm脉冲激光器，脉宽约7ns，重频率200Hz，测光路收集，室温

图5. MOCVD生长AlN的发光图原始数据

图6. MOCVD生长AlN的带边峰206.8nm和213.8 nm

图6. MOCVD生长AlN缺陷峰荧光寿命

图6. MOCVD生长AlN缺陷峰荧光寿命拟合值

样品3、MOCVD生长的AlN薄膜（掺Si）带边发光和缺陷发光
实验条件：193nm脉冲激光器，脉宽约7ns，重频率200Hz，测光路收集，室温

图7. MOCVD生长AlN（掺Si）的发光图原始数据

图8. MOCVD生长AlN的带边峰208.7nm和211.9nm

图8. MOCVD生长AlN缺陷峰荧光寿命

图8. MOCVD生长AlN缺陷峰荧光寿命拟合值

样品4、半极性面的AlN样品带边发光和缺陷发光
实验条件：193nm脉冲激光器，脉宽约7ns，重频率200Hz，测光路收集，室温

图9. 半极性面AlN的发光图原始数据

图10. 半极性面AlN的带边峰209.4nm，没有明细劈裂

图11. 半极性面AlN的缺陷峰荧光寿命

图12. 半极性面AlN缺陷荧光拟合后的寿命值

样品5、AlGaN（约70%Al组分），-190℃~0℃变温测试，正接收光路

图不同温度下AlGaN（约70%Al组分）带边峰和杂质峰的光谱

图 AlGaN（约70%Al组分）带边峰峰位随温度变化

图 AlGaN（约70%Al组分）带边峰峰位在-190℃下荧光寿命

图 AlGaN（约70%Al组分）带边峰峰位在-190℃下荧光寿命拟合值

智能化软件平台和模块化设计

. 可根据客户需求进行定制化的界面设计和定制化的RECIPE流程设计，实现复杂的采集和数据处理功能。统一的软件平台和模块化设计

. 良好的适配不同的硬件设备：平移台、显微成像装置、光谱采集设备、自动聚焦装置等

. 成熟的功能化模块：晶圆定位、光谱采集、扫描成像Mapping、3D层析，Raman Mapping，FLIM，PL Mapping，光电流Mapping等。

. 智能化的数据处理模组：与数据拟合、机器学习、人工智能等结合的在线或离线数据处理模组，将光谱解析为成分、元素的分布等，为客户提供直观的结果。可根据客户需求定制光谱数据解析的流程和模组

. 可根据客户需求进行定制化的界面设计和定制化的RECIPE流程设计，实现复杂的采集和数据处理功能。

控制软件界面

强大的光谱图像数据处理软件VisualSpectra

针对光谱Mapping数据的处理，一次性操作，可对整个图像数据中的每一条光谱按照设定进行批处理，获得对应的谱峰、寿命、成分等信息，并以伪彩色或3D图进行显示。
数据处理软件界面：

3D显示：

. 基础处理功能：去本底、曲线平滑、去杂线、去除接谱台阶、光谱单位转化

. 进阶功能：光谱归一化、选区获取积分、最大、最小、最大/最小值位置等

. 谱峰拟合：采用多种峰形（高斯、洛伦兹、高斯洛伦兹等）对光谱进行多峰拟合，获取峰强、峰宽、峰位、背景等信息。

. 高级功能：

1. 应力拟合：针对Si、GaN、SiC等多种材料，从拉曼光谱中解析材料的应力变化，直接获得应力定量数值，并可根据校正数据进行校正。

2. 载流子浓度拟合

3. 晶化率拟合

4. 荧光寿命拟合：自主开发的一套时间相关单光子计数（TCSPC）荧光寿命的拟合算法，主要特色有，1）从上升沿拟合光谱响应函数（IRF），无需实验获取。2）区别于简单的指数拟合，通过光谱响应函数卷积算法获得每个组分的荧光寿命，光子数比例，计算评价函数和残差，可扣除积分和响应系统时间不确定度的影响，获得更加稳定可靠的寿命数值。3）最多包含4个时间组分进行拟合。

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