PMEye-3000光致發(fā)光光譜成像（PL-Mapping）測量系統(tǒng)是卓立漢光*新研制的，用于LED外延片、半導(dǎo)體晶片、太陽能電池材料等，在生產(chǎn)線上的質(zhì)量控制和實(shí)驗(yàn)室中的產(chǎn)品研發(fā)檢測。該系統(tǒng)對樣品的PL譜進(jìn)行Mapping二維掃描成像，掃描結(jié)果以3D方式進(jìn)行顯示，使檢測結(jié)果更易于分析和比較。該系統(tǒng)的軟件窗口界面友好，操作簡單，只需簡單培訓(xùn)就能使用。
測試原理：
PL（光致發(fā)光）是一種輻射復(fù)合效應(yīng)。在一定波長光源的激發(fā)下，電子吸收激發(fā)光子的能量，向高能級躍遷而處于激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的狀態(tài)，會以輻射復(fù)合的形式發(fā)射光子向低能級躍遷，這種被發(fā)射的光稱為熒光。熒光光譜代表了半導(dǎo)體材料內(nèi)部，一定的電子能級躍遷的機(jī)制，也反映了材料的性能及其缺陷。PL是一種用于提供半導(dǎo)體材料的電學(xué)、光學(xué)特性信息的光譜技術(shù)，可以研究帶隙、發(fā)光波長、結(jié)晶度和晶體結(jié)構(gòu)以及缺陷信息等等。
應(yīng)用領(lǐng)域舉例：
LED外延片，太陽能電池材料，半導(dǎo)體晶片，半導(dǎo)體薄膜材料等檢測與研究。
一體化設(shè)計(jì)，操作符合人體工學(xué)
PMEye3000 PL Mapping測量系統(tǒng)采用立式一體化設(shè)計(jì)，關(guān)鍵尺寸根據(jù)人體工學(xué)理論設(shè)計(jì)，不管是樣品的操作高度和電腦使用高度，都特別適合于人員操作。主機(jī)與操作平臺高度集成，方便于在實(shí)驗(yàn)室和檢測車間里擺放。儀器側(cè)面設(shè)計(jì)有可收放平臺，可擺放液晶顯示器和鼠標(biāo)鍵盤。儀器底部裝有滾輪，方便于儀器在不同場地之間的搬動。
模塊化設(shè)計(jì)
PMEye-3000 PL Mapping測量系統(tǒng)全面采用模塊化設(shè)計(jì)思想，可根據(jù)用戶的樣品特點(diǎn)來選擇規(guī)格配置，讓用戶有更多的選擇余地。激發(fā)光源、樣品臺、光譜儀、探測器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了模塊化設(shè)計(jì)。
操作簡便、全電腦控制
PMEye-3000 PL Mapping測量系統(tǒng)，采用整機(jī)設(shè)計(jì)，用戶只需要根據(jù)需要放置檢測樣品，無需進(jìn)行復(fù)雜的光路調(diào)整，操作簡便；所有控制操作均通過計(jì)算機(jī)來控制實(shí)現(xiàn)。
全新的樣品臺設(shè)計(jì)，采用真空吸附方式對樣品進(jìn)行固定，避免了用傳統(tǒng)方式固定樣品而造成的損壞；可對常規(guī)尺寸的LED外延片樣品進(jìn)行精確定位，提高測量重復(fù)精度。
兩種測量方式,用途更廣泛
系統(tǒng)采用直流和交流兩種測量模式，直流模式用于常規(guī)檢測，交流模式用于微弱熒光檢測。
監(jiān)控激發(fā)光源,校正測量結(jié)果
一般的PL測量系統(tǒng)只是測量熒光的波長和強(qiáng)度，而沒有對激發(fā)光源進(jìn)行監(jiān)控，而激發(fā)光源的不穩(wěn)定性將會對PL測量結(jié)果造成影響。PMEye-3000 PL Mapping測量系統(tǒng)增加對激光強(qiáng)度的監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果來對PL測量進(jìn)行校正。這樣就可以消除激發(fā)光源的不穩(wěn)定帶來的測量誤差。
激光器選配靈活
PMEye-3000 PL Mapping測量系統(tǒng)有多種高穩(wěn)定性的激光器可選，系統(tǒng)*多可內(nèi)置2個激光器和一個外接激光器，標(biāo)配為1個405nm波長高穩(wěn)定激光器。用戶可以根據(jù)測量對象選配不同的激光器，使PL檢測更加精準(zhǔn)。
可選配的激光器波長有： 405nm，442nm，532nm、785nm、808nm等，外置選配激光器波長為：325nm。
自動Mapping功能
PMEye-3000 PL Mapping測量系統(tǒng)配置200×200mm的二維電控位移臺，*大可測量8英寸的樣品。用戶可以根據(jù)不同的樣品規(guī)格來設(shè)置掃描區(qū)域、掃描步長、掃描速度等，掃描速度可高達(dá)每秒180個點(diǎn)，空間分辨率可達(dá)50um。掃描結(jié)果以3D方式顯示，以不同的顏色來表示不同的熒光強(qiáng)度。
低溫樣品室附件
該附件可實(shí)現(xiàn)樣品在低溫狀態(tài)下的熒光檢測。
有些樣品在不同的溫度條件下，將呈現(xiàn)不同的熒光效果，這時就需要對樣品進(jìn)行低溫制冷。
如圖所示，從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)在室溫時，GaN薄膜的發(fā)光波長幾乎涵蓋整個可見光范圍，且強(qiáng)度的*高峰出現(xiàn)在580nm附近，但整體而言其強(qiáng)度并不強(qiáng)；隨著溫度的降低，發(fā)光強(qiáng)度開始慢慢的增加，直到110K時，我們可以發(fā)現(xiàn)在350nm附近似乎有一個小峰開始出現(xiàn)，且當(dāng)溫度越降越低，這個小峰強(qiáng)度的增加也越顯著，一直到*低溫25K時，基本上就只有一個熒光峰。
GaN薄膜的禁帶寬度在室溫時為3.40Ev,換算成波長為365nm，而我們利用PL系統(tǒng)所測的GaN薄膜在25K時在356.6nm附近有一個峰值，因此如果我們將GaN薄膜的禁帶寬度隨溫度變化情況也考慮進(jìn)去，則可以發(fā)現(xiàn)在理論上25K時GaN的禁帶寬度為3.48eV，即特征波長為357.1nm，非常靠近實(shí)驗(yàn)所得的356.6nm，因此我們可以推斷這個發(fā)光現(xiàn)象應(yīng)該就是GaN薄膜的自發(fā)輻射。
主要功能和技術(shù)參數(shù)
掃描模式 |
單點(diǎn)光譜掃描；單波長Mapping |
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攝譜模式 |
峰值波長Mapping；峰值強(qiáng)度Mapping；半高寬Mapping；給定波長范圍的熒光強(qiáng)度Mapping |
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膜厚測量 |
單點(diǎn)膜厚測量 |
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光源 |
405nm激光（標(biāo)配）；150W溴鎢燈 |
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光譜儀 |
三光柵DSP掃描光譜儀 |
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光譜儀焦距 |
300mm（標(biāo)配） |
500mm |
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光譜分辨率 |
0.1nm(1200g/mm光柵) |
0.05nm(1200g/mm光柵) |
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倒線色散(nm/mm) |
2.7(1200g/mm光柵)
5.4(600g/mm光柵)
10.8(300g/mm光柵) |
1.7(1200g/mm光柵)
3.4(600g/mm光柵)
6.8(300g/mm光柵) |
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探測器 |
Si探測器，光譜響應(yīng)范圍：200～1100nm （標(biāo)配） |
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數(shù)據(jù)采集設(shè)備 |
帶前置放大器的數(shù)字采集器DCS300PA（標(biāo)配）鎖相放大器SR830（選配） |
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二維位移平臺 |
行程200*200mm，重復(fù)定位精度<3μm |
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樣品臺 |
具有真空吸附功能對主流的2’’,3’’,4’’,5’’,6’’,8’’的晶片可進(jìn)行精確定位 |
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Mapping掃描速度 |
高達(dá)180點(diǎn)/秒 |
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Mapping位移步長 |
*小可到1um |
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空間分辨率 |
50um |
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重復(fù)定位精度 |
<3um |
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可選擇探測器
探測器類型 |
光譜響應(yīng)范圍 |
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R1527光電倍增管 |
200～680nm |
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CR131光電倍增管 |
200～900nm |
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DSi300硅光電探測器 |
200～1100nm |
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DInGaAs1700常溫型銦鎵砷探測器 |
800～1700nm |
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DInGaAs1900制冷型銦鎵砷探測器 |
800～1900nm |
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DinGaAs2200制冷型銦鎵砷探測器 |
800～2200nm |
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DinGaAs2600制冷型銦鎵砷探測器 |
800～2600nm |
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可選擇的內(nèi)置激光器：
波長 |
穩(wěn)定性 |
功率 |
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355nm |
<10% |
1～20mW |
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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 |
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可選擇的外置激光器：
325nm HeCd激光器，功率有：10、15、20、、25、30、40、45、50、55、80、100mW等。
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