光學(xué)部分如圖 1所示，由適配冷熱臺(tái)的顯微鏡模組、耦合光路模組、激發(fā)和收集模組(190nm-550 nm)、單色儀和TCSPC系統(tǒng)和側(cè)面收集模組構(gòu)成。
顯微鏡模組配備適配190-600nm的紫外物鏡，可將激光聚焦成約2微米的光斑后激發(fā)樣品熒光或光電流，從而大大提高激發(fā)功率密度，以獲得較強(qiáng)的熒光信號(hào)。顯微鏡可在顯微成像和熒光光譜兩種模式下切換，用戶可以通過(guò)聚焦到樣品的顯微像確認(rèn)熒光收集區(qū)域、激光光斑聚焦和收集光路的對(duì)準(zhǔn)等。
耦合光路模組將激光和物鏡收集的熒光傳輸?shù)郊ぐl(fā)和收集模組（190nm-550nm），通過(guò)長(zhǎng)波通濾光片將195nm的激光和熒光分離，190nm-550nm的熒光進(jìn)入單色儀入口1收集，通過(guò)時(shí)間分辨單光子系統(tǒng)（TCSPC）中的PMT獲得熒光信號(hào)強(qiáng)度，通過(guò)光柵逐步長(zhǎng)掃描獲得光譜，通過(guò)TCSPC系統(tǒng)獲得光譜的熒光壽命。
針對(duì)AlN的發(fā)光波段（200-210nm），沒(méi)有合適的濾光片濾除激光，且AlN由于輕重空穴帶反轉(zhuǎn)，其熒光發(fā)光角度為側(cè)面出光，因此設(shè)置側(cè)面收集模組，將側(cè)面發(fā)出的熒光（200-550nm）通過(guò)一個(gè)單獨(dú)傾斜60度角的物鏡收集后，通過(guò)光纖傳入單色儀入口2進(jìn)行收集和測(cè)量。
樣品位于可變溫-190~600℃(標(biāo)配）與10K~300K（可選）冷熱臺(tái)中，可通過(guò)光窗進(jìn)行光激發(fā)和收集。為了對(duì)樣品進(jìn)行聚焦，將冷熱臺(tái)置于手動(dòng)XYZ平移臺(tái)上，可在小范圍內(nèi)對(duì)樣品進(jìn)行選區(qū)和通過(guò)調(diào)節(jié)Z軸進(jìn)行聚焦，具體的調(diào)節(jié)方式是：變溫臺(tái)實(shí)現(xiàn)XY方向調(diào)整，Z軸由物鏡升降實(shí)現(xiàn)。
系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
革命性的插槽式并聯(lián)光路設(shè)計(jì)
優(yōu)勢(shì):
強(qiáng)大的光路穩(wěn)定性：取消了傳統(tǒng)意義上的顯微鏡周邊冗余，更加貼合光路穩(wěn)定性要求比較高的未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景
無(wú)限拓展的可能性：顯微鏡光路，熒光，RAMAN，振鏡掃描光電流光路，不同波長(zhǎng)的熒光與RAMAN測(cè)試，依次并聯(lián)，無(wú)限拓展
定量測(cè)試的高準(zhǔn)確度：激光功率校準(zhǔn)集成在顯微鏡模組中，通過(guò)測(cè)量激光采樣鏡獲取的少量激光光強(qiáng)，可作為激光功率的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)和參考，并通過(guò)集成在熒光和拉曼模組中的連續(xù)衰減片調(diào)節(jié)光強(qiáng)。
更多的功能實(shí)現(xiàn)：熒光光強(qiáng)對(duì)于激發(fā)功率密度非常敏感，要準(zhǔn)確的比較不同樣品的熒光光強(qiáng)，需要應(yīng)用翹曲度模組通過(guò)自動(dòng)對(duì)焦，固定激發(fā)光斑的大小，同時(shí)通過(guò)激光功率校準(zhǔn)來(lái)固定激發(fā)光強(qiáng)，最終保證了顯微共聚焦熒光光強(qiáng)的穩(wěn)定性和可比較性。
系統(tǒng)實(shí)際安裝照片
實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
智能化軟件平臺(tái)和模塊化設(shè)計(jì)
· 統(tǒng)一的軟件平臺(tái)和模塊化設(shè)計(jì)
· 良好的適配不同的硬件設(shè)備：平移臺(tái)、顯微成像裝置、光譜采集設(shè)備、自動(dòng)聚焦裝置等
· 成熟的功能化模塊：晶圓定位、光譜采集、掃描成像Mapping、3D層析，Raman Mapping，F(xiàn)LIM，PL Mapping，光電流Mapping等。
· 智能化的數(shù)據(jù)處理模組：與數(shù)據(jù)擬合、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等結(jié)合的在線或離線數(shù)據(jù)處理模組，將光譜解析為成分、元素的分布等，為客戶提供直觀的結(jié)果?？筛鶕?jù)客
· 戶需求定制光譜數(shù)據(jù)解析的流程和模組
· 可根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制化的界面設(shè)計(jì)和定制化的RECIPE流程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的采集和數(shù)據(jù)處理功能。
顯微光譜成像控制軟件界面
強(qiáng)大的光譜圖像數(shù)據(jù)處理軟件VISUALSPECTRA
顯示：針對(duì)光譜Mapping數(shù)據(jù)的處理，一次性操作，可對(duì)整個(gè)圖像數(shù)據(jù)中的每一條光譜按照設(shè)定進(jìn)行批處理，獲得對(duì)應(yīng)的譜峰、壽命、成分等信息，并以偽彩色或3D圖進(jìn)行顯示。
顯微光譜成像控制軟件界面
3D顯示
基礎(chǔ)處理功能:去本底、曲線平滑、去雜線、去除接譜臺(tái)階、光譜單位轉(zhuǎn)化
進(jìn)階功能:光譜歸一化、選區(qū)獲取積分、*大、*小、*大/*小值位置等
譜峰擬合:采用多種峰形(高斯、洛倫茲、高斯洛倫茲等)對(duì)光譜進(jìn)行多峰擬合,獲取峰強(qiáng)、峰寬、峰位、背景等信息。
**功能:應(yīng)力擬合:針對(duì)Si、GaN、SiC等多種材料,從拉曼光譜中解析材料的應(yīng)力變化,直接獲得應(yīng)力定量數(shù)值,并可根據(jù)校正數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
**功能:應(yīng)力擬合:針對(duì)S1、GAN、SIC等多種材料,從拉曼光譜中解析材料的應(yīng)力變化,直接獲得應(yīng)力定量數(shù)值,并可根據(jù)校正數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
載流子濃度擬合
晶化率擬合
熒光壽命擬合
自主開發(fā)的一套時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)(TCSPC)熒光壽命的擬合算法，主要特色
1.從上升沿?cái)M合光譜響應(yīng)函數(shù)(IRF)，無(wú)需實(shí)驗(yàn)獲取。
2.區(qū)別于簡(jiǎn)單的指數(shù)擬合，通過(guò)光譜響應(yīng)函數(shù)卷積算法獲得每個(gè)組分的熒光壽命，光子數(shù)比例，計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)和殘差，可扣除積分和響應(yīng)系統(tǒng)時(shí)間不確定度的影響，獲得更加穩(wěn)定可靠的壽命數(shù)值。
3.*多包含4個(gè)時(shí)間組分進(jìn)行擬合。
熒光壽命擬合
主成分分析和聚類分析
每個(gè)主成分的譜顯示
主成分的分布圖
主成分聚類處理和分析
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