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STS系列拉曼/荧光/光电流综合测试系统

基于RTS2显微系统而搭建,集成拉曼/荧光/光电流原位测试功能,配合高精度微米电动位移台,实现Raman/PL Mapping及激光诱导光电流成像。深度表征材料内部分子振动能级与转动能级结构信息,光生载流子的生成与复合机制,器件吸收和电荷生成的微区特性,光电材料界面及半导体结区的品质分布等。
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产品概述

基于RTS2 显微系统而搭建,集成拉曼/荧光/光电流原位测试功能。该系统可原位探测拉曼、荧光及光电流信号。配合高精度微米电动位移台,实现Raman Mapping,PL Mapping以及激光诱导光电流成像(LBIC)。深度表征材料内部的分子振动能级与转动能级结构信息,光生载流子的生成与复合机制,器件吸收和电荷生成的微区特性,光电材料界面以及半导体结区的品质分布等特性。

 
STS系列拉曼/荧光/光电流综合测试系统技术参数
 

Raman与

Raman Mapping

Raman 光谱范围

80-9000cm-1 @532激光器

共焦方式

针孔共聚焦

灵敏度

硅三阶拉曼峰的信噪比好于20:1,并能观察到四阶峰

空间分辨率

≤1μm@100X物镜,NA0.9,532nm单纵模激光器

光谱CCD探测器

分辨率≥2000x256

量子效率在700nm-870nm区间处>90%,

光谱范围:200 ~ 1100 nm

荧光

PLMapping
与 FLIM

 

光谱扫描范围

200-900nm

最小时间分辨率

2ps或16ps可选

荧光寿命测量范围

100ps-10μs

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

空间分辨率

≤1μm@100X物镜@405nm皮秒脉冲激光器

位移台范围

扫描范围大于300x300mm^2,最小分辨率1um

光电流 Mapping

 

激光器

标配532nm激光器,也可以选择其他波长激光器 例 如405nm/633nm/785nm等

光路

振镜光路设计,可以兼容低温台

扫描范围

扫描范围大于200×200 μm2

最小分辨率1 μm。

数据采集

电流源表:Keithley 2450

测量范围:1nA – 1A

暗噪声:50pA

分辨率:20fA

准确度: 0.03%

也可以根据用户需求选择

探针台

直径65mm真空吸附卡盘

探针座和样品整体二维移动,方便样品位置与光斑位置重合

样品位置单独二维移动,方便同类样品更换

样品位置移动行程25mm,分辨率5μm

探针座:XYZ行程12mm,分辨率0.7μm

探针:钨针,直径5μm,10μm,20μm可选

测试功能

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

低温台

77k-300k,其余温度可选,电学接口可选

瞬态光电流/光电压测试

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

自动聚焦

激光自动聚焦

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。

明场成像与照明系统

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。

全自动操作

全软件控制,自动调焦、寻区、切换物镜

对焦精度

在全扫描范围自动聚焦和实时表面跟踪对焦精度<0.2 μm

晶圆测试

样品台

8时吸气台(12时可定制)可兼容2、4、6、8吋晶圆片

功能

应力测试,载流子浓度,缺陷检测等

软件分析

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,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
显示: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。
 
显微光谱成像控制软件界面
3D显示
 
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、*大、*小、*大/*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。
 
**功能:应力拟合:针对Si、GaN、SiC等多种材料,从拉曼光谱中解析材料的应力变化,直接获得应力定量数值,并可根据校正数据进行校正。
 
 
载流子浓度拟合
 
 
晶化率拟合
 
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.*多包含4个时间组分进行拟合。
 
 
荧光寿命拟合
 
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

 
钙钛矿样品荧光和荧光寿命测试数据
硅基探测器(1mm*1mm)LBIC 测试结果
二硫化钼晶圆(50mm*50mm) 应力拉曼测试结果