本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種新型光電性能綜合測試系統(tǒng)，包括光源、濾光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、偏置光路、樣品室和檢測系統(tǒng)，另外還包括電性能測控系統(tǒng)，不同測量模式的切換通過配置樣品室光路中活動的反射鏡和樣品位置來實現(xiàn)。該系統(tǒng)可以同時滿足透射率、反射率、內(nèi)外量子效率、光電導(dǎo)、以及電場對樣品光學(xué)性能影響等諸多材料光電性能參數(shù)的測量。在一臺設(shè)備上滿足多種測試需求，大幅降低了測試設(shè)備的總體購置費用和占地面積。同時，不同測試模式的切換可以通過自動化技術(shù)來實現(xiàn)，不需要進行測試系統(tǒng)的更換，測試過程更加簡單便捷。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種新型光電性能綜合測試系統(tǒng)
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體材料測試領(lǐng)域，具體涉及一種新型的光電性能綜合測試系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在半導(dǎo)體材料測試領(lǐng)域，材料的光電性質(zhì)，如透射率、反射率、量子效率、光譜響應(yīng)、光暗電導(dǎo)、禁帶寬度、少子壽命等的測試至關(guān)重要。現(xiàn)有技術(shù)中一般采用分光光度計測量材料的反射率、透射率和吸收率；采用量子效率測試儀(QE)測量器件的量子效率和光譜響應(yīng)；采用光電導(dǎo)測試儀對器件及材料的光暗電導(dǎo)、禁帶寬度、少子壽命等進行表征。 現(xiàn)有技術(shù)中分光光度計的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。由光源發(fā)出的光經(jīng)過濾光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)及分光系統(tǒng)后，形成參比光束和測量光束兩路進入樣品室，由測量光路檢測得到的信號與參比光路檢測得到的信號進行比較，可以得到樣品的反射率或透射率信息。 現(xiàn)有技術(shù)中量子效率(QE)測試儀的硬件結(jié)構(gòu)如圖2，從光源發(fā)出的光同樣是經(jīng)過濾光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)及分光系統(tǒng)后，形成參比光束和測量光束兩路進入樣品室，由測量光路檢測得到的光電流信號與參比光路檢測得到的光電流信號進行比較，可以得到樣品的量子效率(QE)信息。 現(xiàn)有技術(shù)中光電導(dǎo)測試儀是利用光源激發(fā)器件，收集產(chǎn)生的電流信號進行分析，需要電源、測試臺、靜電計等配件。 以上對半導(dǎo)體材料的光電性能測量，需要用到分光光度計、量子效率測試儀(QE)、光電導(dǎo)測試儀等多臺設(shè)備，且同一臺設(shè)備不同檢測模式的切換較為復(fù)雜。上述設(shè)備中有許多可以共用的部件，購置上述設(shè)備的過程會重復(fù)購置多種相同部件，占用較多場地，且浪費了資源。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種新型的光電性能綜合測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以同時滿足透射率、反射率、內(nèi)外量子效率、光電導(dǎo)、以及電場對樣品光學(xué)性能影響等諸多材料光電性能參數(shù)的測量。在一臺設(shè)備上滿足多種測試需求，大幅降低了測試設(shè)備的總體購置費用和占地面積。系統(tǒng)不同測試模式的切換可以通過自動化技術(shù)來實現(xiàn)，不需要進行測試系統(tǒng)的更換，從而大幅度簡化了樣品測試過程。 一種新型光電性能綜合測試系統(tǒng)，包括光源、濾光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、偏置光路、樣品室和檢測系統(tǒng)，另外還包括電性能測控系統(tǒng)，所述電性能測控系統(tǒng)包括測量電路和電源電路。 本專利技術(shù)中，測試系統(tǒng)樣品室的光路示意圖如圖3所示。由分光系統(tǒng)將單色光分成參比光路和測量光路，分別進入樣品室。在參比光路上有反射鏡101和103，反射鏡103后有樣品架100 ;在測量光路上有反射鏡102、104和105，反射鏡105后有樣品架110，反射鏡104后有樣品架111。反射鏡105后、樣品架110前有一積分球。反射鏡101、102、103、104和105鏡面材質(zhì)完全相同，其中反射鏡101、102和103是固定的，反射鏡104和105可以根據(jù)需要插上、取下或轉(zhuǎn)動。樣品架100、110和111用于固定樣品，并可接入電性能測控系統(tǒng)的電路。 本專利技術(shù)的樣品室中，反射鏡104和105可以通過手工操作插上或移開，也可以是通過自動化軟件控制的轉(zhuǎn)動式反射鏡。采用轉(zhuǎn)動式反射鏡時，以反射鏡104或105的一端為軸。需要反射鏡104或105脫離光路時，反射鏡104或105繞軸轉(zhuǎn)動到與入射光平行的位置；需要反射鏡104或105出現(xiàn)在光路中時，反射鏡104或105繞軸轉(zhuǎn)動到設(shè)定的位置。 本專利技術(shù)中，所述電性能測控系統(tǒng)包括測量電路和電源電路，并包括至少兩個外接電極，根據(jù)測試需要，通過切換電路來控制將測量電路或電源電路接入系統(tǒng)。 本專利技術(shù)中，所述偏置光路位于所述樣品架110或111旁，包括偏置光源和濾光片。若所測樣品為單結(jié)，則偏置光路不工作；若所測樣品為多結(jié)，則偏置光路中的光源開啟，并加上相應(yīng)濾光片，用于將非測量的子電池短路。 本專利技術(shù)中，所述系統(tǒng)光源包括但不限于氙燈、金屬鹵鎢燈、氘燈等，或上述幾種燈組成的復(fù)合光源，光源波長范圍優(yōu)選為185-3300nm。 本專利技術(shù)中，所述單色系統(tǒng)包括但不限于單單色器、雙單色器等，優(yōu)選為雙單色器。 【附圖說明】 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中分光光度計的硬件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)中量子效率(QE)測試儀的硬件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本專利技術(shù)中新型光電性能綜合測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本專利技術(shù)中的樣品室光路和電路配置示意圖； 圖5是本專利技術(shù)具體實施例中測量樣品透射率時樣品室的光路示意圖； 圖6是本專利技術(shù)具體實施例中測量樣品反射率時樣品室的光路示意圖； 圖7是本專利技術(shù)具體實施例中測量樣品量子效率(QE)時樣品室的光路和電路配置示意圖； 圖8a和圖8b是本專利技術(shù)具體實施例中測量樣品光電導(dǎo)時樣品室的光路和電路配置示意圖； 圖9a和圖9b是本專利技術(shù)具體實施例中測量外加電場對樣品光學(xué)性質(zhì)影響時樣品室的光路和電路配置示意圖。 【具體實施方式】 下面將結(jié)合實施例和附圖來詳細說明本專利技術(shù)，但本專利技術(shù)并不限于此。 實施例1:測量樣品透射率。 采用本專利技術(shù)的新型光電性能綜合測試系統(tǒng)測量樣品透射率時，系統(tǒng)樣品室的光路走向示意圖如圖5所示。由分光系統(tǒng)將單色光分成參比光路和測量光路兩路，分別進入樣品室。在參比光路上有反射鏡201和203，在測量光路上有反射鏡202和204，樣品放置于樣品架210上，樣品架210位于反射鏡204的后方。反射鏡201、202、203和204鏡面材質(zhì)完全相同，其中反射鏡201、202和203是固定的，反射鏡204是可活動的，可以在測量完畢后轉(zhuǎn)開或取下。 參比光束經(jīng)由反射鏡201、203兩次反射后射出樣品室；測量光束經(jīng)反射鏡202、204兩次反射后，入射到位于樣品架210上的樣品，并透過樣品射出樣品室。由光路過程可以看到，測量光束與參比光束經(jīng)歷了相同數(shù)目的反射鏡，且參比光束對反射鏡201的入射角與測量光束對反射鏡202的入射角相同，參比光束對反射鏡203的入射角和測量光束對反射鏡204的入射角相同，因此可以測量得到樣品的絕對透射率。 實施例2:測量樣品反射率。 采用本專利技術(shù)的新型光電性能綜合測試系統(tǒng)測量樣品反射率時，系統(tǒng)樣品室的光路走向示意圖如圖6所示。由分光系統(tǒng)將單色光分成參比光路和測量光路兩路，分別進入樣品室。在參比光路上有反射鏡301和303，在測量光路上有反射鏡302和305，樣品放置于樣品架311上，樣品架311位于反射鏡302的后方。反射鏡301、302、303和305鏡面材質(zhì)完全相同，其中反射鏡301、302和303是固定的，反射鏡305是可活動的，可以在測量完畢后轉(zhuǎn)開或取下。 參比光束經(jīng)由反射鏡301、303兩次反射后射出樣品室；測量光束經(jīng)反射鏡302反射后照射到位于樣品架311的樣品上，經(jīng)樣品反射后再經(jīng)反射鏡305反射后射出樣品室。由光路過程可以看到，測量光束與參比光束經(jīng)歷了相同數(shù)目的反射鏡，且參比光束對反射鏡301的入射角與測量光束對反射鏡302的入射角相同，參比光束對反射鏡303的入射角和測量光束對反射鏡305的入射角相同，因此可以測量得到樣品的絕對反射率。 實施例3:測量樣品量子效率(QE)。 采用本專利技術(shù)的新型光電性能綜合測試系統(tǒng)測量樣品量子效率(QE)時，系統(tǒng)樣品室的光路走向和電路配置示意圖如圖7所示。由分光系統(tǒng)將單色光分成參比光路和測量光路兩路，分別進入樣品室。在參比光路上有反射鏡401和403，并在反射鏡403后的樣品架400上放置已知標(biāo)準(zhǔn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種新型光電性能綜合測試系統(tǒng)，包括光源、濾光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、偏置光路、樣品室和檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括電性能測控系統(tǒng)；且所述樣品室包含參比光路和測量光路，不同測量模式的切換通過配置光路中活動的反射鏡和樣品位置來實現(xiàn)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型光電性能綜合測試系統(tǒng)，包括光源、濾光系統(tǒng)、單色系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、偏置光路、樣品室和檢測系統(tǒng)，其特征在于，還包括電性能測控系統(tǒng)；且所述樣品室包含參比光路和測量光路，不同測量模式的切換通過配置光路中活動的反射鏡和樣品位置來實現(xiàn)。2.如權(quán)利要求1所述的新型光電性能綜合測試系統(tǒng)，其特征在于，所述電性能測控系統(tǒng)包括測量電路和電源電路，及至少兩個外接電極接口。3.如權(quán)利要求2所述的新型光電性能綜合測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測量電路和電源電路通過電路開關(guān)來實現(xiàn)切換或關(guān)閉。4.如權(quán)利要求1所述的新型光電性能綜合測試系統(tǒng)，其特征在于，所述參比光路上有反射鏡(101)和(103...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張曉勇，蘇志倩，
申請(專利權(quán))人：張曉勇，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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