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STS系列拉曼/熒光/光電流綜合測試系統

基于RTS2顯微系統而搭建,集成拉曼/熒光/光電流原位測試功能,配合高精度微米電動位移臺,實現Raman/PL Mapping及激光誘導光電流成像。深度表征材料內部分子振動能級與轉動能級結構信息,光生載流子的生成與復合機制,器件吸收和電荷生成的微區特性,光電材料界面及半導體結區的品質分布等。
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產品概述

基于RTS2 顯微系統而搭建,集成拉曼/熒光/光電流原位測試功能。該系統可原位探測拉曼、熒光及光電流信號。配合高精度微米電動位移臺,實現Raman Mapping,PL Mapping以及激光誘導光電流成像(LBIC)。深度表征材料內部的分子振動能級與轉動能級結構信息,光生載流子的生成與復合機制,器件吸收和電荷生成的微區特性,光電材料界面以及半導體結區的品質分布等特性。

 
STS系列拉曼/熒光/光電流綜合測試系統技術參數
 

Raman與

Raman Mapping

Raman 光譜范圍

80-9000cm-1 @532激光器

共焦方式

針孔共聚焦

靈敏度

硅三階拉曼峰的信噪比好于20:1,并能觀察到四階峰

空間分辨率

≤1μm@100X物鏡,NA0.9,532nm單縱模激光器

光譜CCD探測器

分辨率≥2000x256

量子效率在700nm-870nm區間處>90%,

光譜范圍:200 ~ 1100 nm

熒光

PLMapping
與 FLIM

 

光譜掃描范圍

200-900nm

最小時間分辨率

2ps或16ps可選

熒光壽命測量范圍

100ps-10μs

激光器波長

193nm/195nm/213nm/266nm/375nm/405nm等多波長穩態與瞬態激光器可選

空間分辨率

≤1μm@100X物鏡@405nm皮秒脈沖激光器

位移臺范圍

掃描范圍大于300x300mm^2,最小分辨率1um

光電流 Mapping

 

激光器

標配532nm激光器,也可以選擇其他波長激光器 例 如405nm/633nm/785nm等

光路

振鏡光路設計,可以兼容低溫臺

掃描范圍

掃描范圍大于200×200 μm2

最小分辨率1 μm。

數據采集

電流源表:Keithley 2450

測量范圍:1nA – 1A

暗噪聲:50pA

分辨率:20fA

準確度: 0.03%

也可以根據用戶需求選擇

探針臺

直徑65mm真空吸附卡盤

探針座和樣品整體二維移動,方便樣品位置與光斑位置重合

樣品位置單獨二維移動,方便同類樣品更換

樣品位置移動行程25mm,分辨率5μm

探針座:XYZ行程12mm,分辨率0.7μm

探針:鎢針,直徑5μm,10μm,20μm可選

測試功能

光電流掃描(Mapping):可以設定固定的電壓,逐點獲取電流值

I-V曲線掃描(Mapping):可以設定指定的電壓區間,逐點獲取I-V曲線

低溫臺

77k-300k,其余溫度可選,電學接口可選

瞬態光電流/光電壓測試

可以增加脈沖激光器例 如ns脈沖YAG激光器 , 進行瞬態光電流/光電壓測試

自動聚焦

激光自動聚焦

自主研制的激光輔助離焦量傳感器。可在無圖案晶圓上實現精確自動聚焦和表面跟蹤。輔以圖形邊緣識別,實現雙模式自動調焦。

明場成像與照明系統

自主研制的小型化科勒照明系統。照明視場均勻、無暗角,成像視場中心和邊角均有高對比度和解析度。

全自動操作

全軟件控制,自動調焦、尋區、切換物鏡

對焦精度

在全掃描范圍自動聚焦和實時表面跟蹤對焦精度<0.2 μm

晶圓測試

樣品臺

8時吸氣臺(12時可定制)可兼容2、4、6、8吋晶圓片

功能

應力測試,載流子濃度,缺陷檢測等

軟件分析

可對光譜峰位、峰高和半高寬等進行擬合。可自動擬合并計算應力、晶化率、載流子濃度等信息,樣品數據庫可定制。主成分分析(PCA)和k-均值聚類處理模塊。將擬合結果以二維圖像方式顯示。

 
智能化軟件平臺和模塊化設計
· 統一的軟件平臺和模塊化設計
· 良好的適配不同的硬件設備:平移臺、顯微成像裝置、光譜采集設備、自動聚焦裝置等
· 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,FLIM,PL Mapping,光電流Mapping等。
· 智能化的數據處理模組:與數據擬合、機器學習、人工智能等結合的在線或離線數據處理模組,將光譜解析為成分、元素的分布等,為客戶提供直觀的結果。可根據客戶需求定制光譜數據解析的流程和模組
· 可根據客戶需求進行定制化的界面設計和定制化的RECIPE流程設計,實現復雜的采集和數據處理功能。
顯微光譜成像控制軟件界面
強大的光譜圖像數據處理軟件VISUALSPECTRA
顯示:針對光譜Mapping數據的處理,一次性操作,可對整個圖像數據中的每一條光譜按照設定進行批處理,獲得對應的譜峰、壽命、成分等信息,并以偽彩色或3D圖進行顯示。
 
顯微光譜成像控制軟件界面
3D顯示
 
基礎處理功能:去本底、曲線平滑、去雜線、去除接譜臺階、光譜單位轉化
進階功能:光譜歸一化、選區獲取積分、*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)對光譜進行多峰擬合,獲取峰強、峰寬、峰位、背景等信息。
 
**功能:應力擬合:針對Si、GaN、SiC等多種材料,從拉曼光譜中解析材料的應力變化,直接獲得應力定量數值,并可根據校正數據進行校正。
 
 
載流子濃度擬合
 
 
晶化率擬合
 
熒光壽命擬合
 
自主開發的一套時間相關單光子計數(TCSPC)熒光壽命的擬合算法,主要特色
1.從上升沿擬合光譜響應函數(IRF),無需實驗獲取。
2.區別于簡單的指數擬合,通過光譜響應函數卷積算法獲得每個組分的熒光壽命,光子數比例,計算評價函數和殘差,可扣除積分和響應系統時間不確定度的影響,獲得更加穩定可靠的壽命數值。
3.*多包含4個時間組分進行擬合。
 
 
熒光壽命擬合
 
主成分分析和聚類分析
 
每個主成分的譜顯示
 
 
主成分的分布圖
 
主成分聚類處理和分析

 
鈣鈦礦樣品熒光和熒光壽命測試數據
硅基探測器(1mm*1mm)LBIC 測試結果
二硫化鉬晶圓(50mm*50mm) 應力拉曼測試結果