各位朋友们，大家好。

       最近1年来，随着我司产品的日益迭代优化和成熟，我司接到了很多的三代化合物半导体例如MicroLED晶圆的测试需求。

很多人都在问我们类似的问题：

       为什么你们要用这么高空间分辨率的光路（50x-100x物镜，1um空间分辨）去做PL和Raman呢？对于这种高空间分辨光路，还不得不加载高精度的自动对焦系统去跟踪表面。

      其他家都是用375nm搭配2-5X低倍镜头，甚至于自动对焦都没有，直接吸片测量

      接下来，我们公众号会出两篇推文，来回答各位的问题。

      今天是第一个问题：为什么要用高空间分辨显微光路进行MicroLED晶圆的PL测量。

      下面是一个真实案例，让我们来抽丝剥茧，破破案。

图1. 我司与国外某友商的测试对比

      如图1所示，第一排的图像是四个InGaN量子阱的晶圆在国外友商设备测量的荧光光强Mapping结果，而第二排的图像为我司测试的同样一批样品的结果。乍一看，我司结果和国外友商设备结果非常不相同，这可把我们吓了一跳，毕竟在印象中，老牌厂商的结果还是应该很权威的。但再仔细一看，友商结果在Si基的InGaN量子阱晶圆上有非常明显的条纹。而我们的结果却没有这种条纹。

      聪明如你，可能已经猜到了这个条纹的来源，那就是表面薄膜上下表面的法珀罗干涉条纹，类似我们在水上的油膜处看到的彩色条纹。下图是法珀罗干涉的原理，简而言之，这种干涉条纹会叠加在荧光光谱上，干扰荧光光谱的获得。而通过减小光斑的大小，可以抑制到达下表面的光强及其反射强度，从而抑制法珀罗干涉的强度。

图2. 光斑大小对于PLMapping的影响：FP干涉条纹

      如下图所示，我们可以看到友商得到“荧光”强度分布和最左边相机拍摄到的干涉条纹几乎一样。显然这样的荧光强度分布完全不能反映真实的InGaN量子阱的荧光强度和性能。

图3. 干涉条纹实验模拟

      国外友商采用的就是低倍镜头的非显微光路。为了进一步证实干涉条纹和光斑大小以及自动对焦的关系，我司也进行了类似的实验，如上图我们用405nm激光器搭配5X的低倍镜头进行PL测试，同时去掉了自动对焦，就会发现：也出现了类似的干涉条纹。但是当我们采用微米级别的显微聚焦光斑搭配自动对焦后，这样的条纹就消失了！

      事实上法珀罗干涉引起的条纹，并不是晶圆PL测试中新的现象，恰恰相反，在数据处理中，厂商都会集成去除干涉条纹的算法，是常用手段。但是为什么这些样品的干涉条纹如此严重，以至于完全掩盖了真实的荧光发光强度，连去除算法都无法起作用？

      这是由于由于第三代半导体材料和器件工艺的迭代改进造成的。早期LED工艺都是在蓝宝石上生长的GaN薄膜基础上做的，由于蓝宝石是透明的，因此蓝宝石和GaN界面的光学反射不强，即使使用大光斑，干涉引起的强度波动还不足以彻底掩盖荧光的光谱。但是现在的LED，包括最新的MicroLED工艺，都是在Si基的GaN薄膜上做的，Si是不透明的基底，Si和GaN的界面有很强的反射，因此大大地加强了干涉的效应。

      而我们使用微米级的小光斑，同时用自动对焦将激发光斑的最强点始终牢牢地锁定在样品表面，就可以有效地抑制泄露到Si和GaN界面的激发光强，从而抑制干涉效应。

      所以，结论来了：对于目前广泛使用的Si上GaN工艺，由于界面反射大大加强，法珀罗干涉的影响显著高于原来基于蓝宝石上GaN的器件。采用高分辨显微光路和自动对焦，可以有效抑制干涉对荧光光强的干扰，为样品中本征的发光性质的检测提供有力武器。