光致发光光谱成像测量系统

光致发光光谱成像测量系统 PMEye-3000

PMEye-3000光致发光光谱成像（PL-Mapping）测量系统是卓立汉光*新研制的，用于LED外延片、半导体晶片、太阳能电池材料等，在生产线上的质量控制和实验室中的产品研发检测。该系统对样品的PL谱进行Mapping二维扫描成像，扫描结果以3D方式进行显示，使检测结果更易于分析和比较。该系统的软件窗口界面友好，操作简单，只需简单培训就能使用。

测试原理：
PL（光致发光）是一种辐射复合效应。在一定波长光源的激发下，电子吸收激发光子的能量，向高能级跃迁而处于激发态。激发态是不稳定的状态，会以辐射复合的形式发射光子向低能级跃迁，这种被发射的光称为荧光。荧光光谱代表了半导体材料内部，一定的电子能级跃迁的机制，也反映了材料的性能及其缺陷。PL是一种用于提供半导体材料的电学、光学特性信息的光谱技术，可以研究带隙、发光波长、结晶度和晶体结构以及缺陷信息等等。
应用领域举例：
LED外延片，太阳能电池材料，半导体晶片，半导体薄膜材料等检测与研究。

主要特点： ◆ PLMapping测量 ◆ 多种激光器可选 ◆ Mapping扫描速度：180点/秒 ◆ 空间分辨率：50um ◆ 光谱分辨率：0.1nm@1200g/mm ◆ Mapping结果以3D方式显示 ◆ *大8吋的样品测量 ◆ 样品精确定位 ◆ 样品真空吸附 ◆ 可做低温测量 ◆ 膜厚测量

一体化设计，操作符合人体工学
    PMEye3000 PL Mapping测量系统采用立式一体化设计，关键尺寸根据人体工学理论设计，不管是样品的操作高度和电脑使用高度，都特别适合于人员操作。主机与操作平台高度集成，方便于在实验室和检测车间里摆放。仪器侧面设计有可收放平台，可摆放液晶显示器和鼠标键盘。仪器底部装有滚轮，方便于仪器在不同场地之间的搬动。
模块化设计
    PMEye-3000 PL Mapping测量系统全面采用模块化设计思想，可根据用户的样品特点来选择规格配置，让用户有更多的选择余地。激发光源、样品台、光谱仪、探测器、数据采集设备都实现了模块化设计。
操作简便、全电脑控制
    PMEye-3000 PL Mapping测量系统，采用整机设计，用户只需要根据需要放置检测样品，无需进行复杂的光路调整，操作简便；所有控制操作均通过计算机来控制实现。
    全新的样品台设计，采用真空吸附方式对样品进行固定，避免了用传统方式固定样品而造成的损坏；可对常规尺寸的LED外延片样品进行精确定位，提高测量重复精度。
两种测量方式,用途更广泛
    系统采用直流和交流两种测量模式，直流模式用于常规检测，交流模式用于微弱荧光检测。
监控激发光源,校正测量结果
    一般的PL测量系统只是测量荧光的波长和强度，而没有对激发光源进行监控，而激发光源的不稳定性将会对PL测量结果造成影响。PMEye-3000 PL Mapping测量系统增加对激光强度的监控，并根据监控结果来对PL测量进行校正。这样就可以消除激发光源的不稳定带来的测量误差。
激光器选配灵活
    PMEye-3000 PL Mapping测量系统有多种高稳定性的激光器可选，系统*多可内置2个激光器和一个外接激光器，标配为1个405nm波长高稳定激光器。用户可以根据测量对象选配不同的激光器，使PL检测更加精准。
    可选配的激光器波长有： 405nm，442nm，532nm、785nm、808nm等，外置选配激光器波长为：325nm。
自动Mapping功能
    PMEye-3000 PL Mapping测量系统配置200×200mm的二维电控位移台，*大可测量8英寸的样品。用户可以根据不同的样品规格来设置扫描区域、扫描步长、扫描速度等，扫描速度可高达每秒180个点，空间分辨率可达50um。扫描结果以3D方式显示，以不同的颜色来表示不同的荧光强度。

软件功能丰富,操作简便 我们具有多年的测量系统操作软件开发经验，,熟悉试验测量需求和用户的操作习惯，从而使开发的这套PMEye-3000操作软件功能强大且操作简便。 MEye-3000操作软件提供单点PL光谱测量及显示，单波长的X-Y Mapping测量，给定光谱范围的X-Y Mapping测量及根据测量数据进行峰值波长、峰值强度、半高宽、给定波长范围的荧光强度计算并以Mapping显示，Mapping结果以3D方式显示。同时具有多种数据处理方式来对所测量的数据进行处理。

低温样品室附件
    该附件可实现样品在低温状态下的荧光检测。
    有些样品在不同的温度条件下，将呈现不同的荧光效果，这时就需要对样品进行低温制冷。
    如图所示，从图中我们可以发现在室温时，GaN薄膜的发光波长几乎涵盖整个可见光范围，且强度的*高峰出现在580nm附近，但整体而言其强度并不强；随着温度的降低，发光强度开始慢慢的增加，直到110K时，我们可以发现在350nm附近似乎有一个小峰开始出现，且当温度越降越低，这个小峰强度的增加也越显著，一直到*低温25K时，基本上就只有一个荧光峰。
GaN薄膜的禁带宽度在室温时为3.40Ev,换算成波长为365nm，而我们利用PL系统所测的GaN薄膜在25K时在356.6nm附近有一个峰值，因此如果我们将GaN薄膜的禁带宽度随温度变化情况也考虑进去，则可以发现在理论上25K时GaN的禁带宽度为3.48eV，即特征波长为357.1nm，非常靠近实验所得的356.6nm，因此我们可以推断这个发光现象应该就是GaN薄膜的自发辐射。

不同制冷温度下GaN材料的PL谱图

 

主要功能和技术参数 扫描模式 单点光谱扫描；单波长Mapping 摄谱模式 峰值波长Mapping；峰值强度Mapping；半高宽Mapping；给定波长范围的荧光强度Mapping 膜厚测量 单点膜厚测量 光源 405nm激光（标配）；150W溴钨灯 光谱仪 三光栅DSP扫描光谱仪 光谱仪焦距 300mm（标配） 500mm 光谱分辨率 0.1nm(1200g/mm光栅) 0.05nm(1200g/mm光栅) 倒线色散(nm/mm) 2.7(1200g/mm光栅) 5.4(600g/mm光栅) 10.8(300g/mm光栅) 1.7(1200g/mm光栅) 3.4(600g/mm光栅) 6.8(300g/mm光栅) 探测器 Si探测器，光谱响应范围：200～1100nm （标配） 数据采集设备 带前置放大器的数字采集器DCS300PA（标配）锁相放大器SR830（选配） 二维位移平台 行程200*200mm，重复定位精度<3μm 样品台 具有真空吸附功能对主流的2’’,3’’,4’’,5’’,6’’,8’’的晶片可进行精确定位 Mapping扫描速度 高达180点/秒 Mapping位移步长 *小可到1um 空间分辨率 50um 重复定位精度 <3um

 

可选择探测器 探测器类型 光谱响应范围 R1527光电倍增管 200～680nm CR131光电倍增管 200～900nm DSi300硅光电探测器 200～1100nm DInGaAs1700常温型铟镓砷探测器 800～1700nm DInGaAs1900制冷型铟镓砷探测器 800～1900nm DinGaAs2200制冷型铟镓砷探测器 800～2200nm DinGaAs2600制冷型铟镓砷探测器 800～2600nm

可选择的内置激光器： 波长 稳定性 功率 355nm <10% 1～20mW 405nm <1% 1～300mW 442nm <1% 1～50mW 532nm <1% 1～450mW 561nm <1% 1～200mW 635nm <1% 1～500mW 785nm <1% 1～300mW 808nm <1% 1～500mW

可选择的外置激光器：
325nm HeCd激光器，功率有：10、15、20、、25、30、40、45、50、55、80、100mW等。