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苏州惟光探真科技有限公司
多维度光谱测试系统
LPM900多模态综合光电测试系统

LPM900多模态综合光电测试系统是一种集成多种光学和电学测试技术的高端科研设备,通过对同一样品在同一位置进行多维度的综合表征,进而获取多维度数据采集并进行分析,实现对材料和器件的全面表征。LPM900采用独特的插槽式光路设计,核心功能模组包括拉曼光谱及Mapping模组、光致发光(PL)及寿命测试模组、光电流测试模组、二次谐波(SHG)光谱成像模组等,是一款集多功能、高稳定性综合光电测试系统。

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主要性能特点
  • 插槽式光路设计,功能灵活配置;
  • 原位、多维度关联分析;
  • 高空间分辨率与精确共定位
  • 可在光谱信号收集模式和成像模式之间自动切换;
  • 全扫描范围自动聚焦和实时表面跟踪;
  • 自动化软件控制,可一键式多模态数据采集。


光路示意图
设备主要特色:革命性的插槽式并联光路设计
  • 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。


设备技术规格

设备名称

主要技术规格

多模态综合光电测试系统 (型号:LPM900)

显微成像模组

手动物镜转台,可在多个物镜间切换,并保证切换后视野中心位置保持不变;5x/10x/20x/50x/ 100x物镜可选;
显微成像光路:可获得激光光斑和样品表面的显微图像;可在荧光收集模式和成像模式(对样品表面进行聚焦和寻区)之间切换。成像相机分辨率2592x1944,5倍下视野范围1.8x1.4mm;
激光功率校准和测量:集成激光功率计对激光功率进行测量和校准,保证每次测量时的激光激发功率不变化。


翘曲度测量模块

在50x物镜下,分辨率 < 0.1微米。通过z轴运动补偿晶圆的翘曲度,起到激光自动对焦作用,实现表面自动跟踪,提升荧光效率和分辨率。


自动聚焦模块

自主研制的激光辅助离焦量传感器;可在无图案晶圆上实现精确自动聚焦和表面跟踪;辅以图形边缘识别,实现双模式自动调焦;自主研制的小型化科勒照明系统;照明视场均匀、无暗角,成像视场中心和边角均有高对比度和解析度;全软件控制,自动调焦、寻区、切换物镜;在全扫描范围自动聚焦和实时表面跟踪;对焦精度 < 0.2μm。


Raman及Raman Mapping模组

532nm/638nm/785nm等多波长可选,光谱范围80-9000cm-1 @532nm激光器,空间分辨率≤1µm@100X物镜,NA0.9,扫描范围大于300×300 mm²,最小分辨率1μm,高灵敏度探测器,背感光芯片,量子效率在700nm-870nm区间处>90% 荧光PL Mapping与FLIM模组 激光器波长 193nm/195nm/213nm/266nm/375nm/405nm等多波 长稳态与瞬态激光器可选: 光谱范围200-900nm 荧光寿命测量范围100ps-10us:最小时间分 率2ps或16ps可选:空间分辨率≤14m@100X物镜 @405nm皮秒脉冲激光器


光电流Mapping模组(可选)

标配532mm激光器,可选配2路激光器用于光电流测试;振镜光路设计,可以兼容低温台;扫描范围大于300x300 m?,最小分辨率1m,直径65mm真空吸附卡盘;电流测量范围1nA`1A,分辨率20fA,也可根据用户需求选择;探针座和样品整体维移动, 样品位置移动行程25mmm,分辨率54m,探针座:XYZ行程12m,分辨率0.7mm:探针:钨针,直径54,104m,24m可选;光电流扫描(Mapping):可以设定固定的电压,逐点获取电流值;I-V曲线扫描(Mapping):可以设定指定的电压区间,逐点获取I-V曲线


瞬态光电流/光电压测试模组(可选)

测试可以增加脉冲激光器例如ns脉冲YAG激光器,进行瞬态光电流/光电压测试


控制软件

可对光谱峰位、峰高和半高宽等进行拟合;可自动拟合并计算应力、晶化率、载流子浓度等信息,样品数据库可定制;主成分分析(PCA)和k-均值聚类处理模块;将拟合结果以二维图像方式显示。

智能化软件平台和模块化设计
  • 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,LIBS,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。


显微光谱成像控制软件界面:
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:

主要应用领域
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: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: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。

主成分分析和聚类分析
每个主成分的谱显示
主成分的分布图:
主成分聚类处理和分析:


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