CN210198964U - 一种共聚焦拉曼-光电流测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共聚焦拉曼‑光电流测试系统，涉及光电测试及拉曼测试领域，该系统中主控设备通过激光器、分光器、显微物镜和光谱仪的配合可以采集测试台上的待测试样品的拉曼光谱信号，同时通过电学探针和锁相放大器的配合可以采集该待测样品的光电流信号，从而使得该系统可以分别或同时对待测试样品进行拉曼测试和光电流测试，从而对光电器件的物理特性及器件性能进行快速精确表征，为光电器件性能的提升提供分析依据。

Description

一种共聚焦拉曼-光电流测试系统

技术领域

本实用新型涉及光电测试及拉曼测试领域，尤其是一种共聚焦拉曼-光电流测试系统。

背景技术

石墨烯是2004年发现的新型碳材料，具有线性电子能带结构、大的载流子迁移率、高度可调的费米能级和良好透光性(精细常数相关的吸收系数)等优异的光电特性。利用石墨烯的独特光电特性制备高性能的光电转换器件是石墨烯走向大规模应用的研究关键点。在石墨烯异质器件中，石墨烯的品质以及界面态对器件的性能起到关键作用，因此，如何快速无损地表征转移到半导体上的石墨烯的品质，至关重要。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种共聚焦拉曼-光电流测试系统，该系统可以对待测试样品分别或同时进行拉曼测试和光电流测试，从而对待测试样品的物理特性及器件性能进行快速精确表征。

本实用新型的技术方案如下：

一种共聚焦拉曼-光电流测试系统，包括待测试样品，该共聚焦拉曼-光电流测试系统包括主控设备、测试台、激光器、分光器、显微物镜、光谱仪、电学探针以及锁相放大器；待测试样品放置在测试台上，显微物镜正对测试台上的待测试样品，激光器发出的激光信号经分光器分光后被显微物镜聚焦于待测试样品上，待测试样品产生的拉曼信号被显微物镜收集并耦合到光谱仪，光谱仪电性连接主控设备；测试台上接有电学探针，电学探针与待测试样品的电极相接触，电学探针连接锁相放大器，锁相放大器连接至主控设备，主控设备分别或同时对待测试样品进行拉曼测试和光电流测试。

其进一步的技术方案为，电学探针通过源表连接锁相放大器，源表用于通过电学探针对待测试样品施加零偏压并测量自驱动样品的光电响应，或者，源表用于通过电学探针对待测试样品施加非零偏压并测量非自驱动样品的光电响应。

其进一步的技术方案为，测试台为电动测试台，测试台包括第一位移驱动装置和第二位移驱动装置，主控设备连接并驱动第一位移驱动装置和第二位移驱动装置，第一位移驱动装置和第二位移驱动装置分别用于驱动测试台在水平面相垂直的两个方向移动，测试台带动待测试样品相对显微物镜和电学探针移动。

其进一步的技术方案为，激光器为多点线激光模组。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种共聚焦拉曼-光电流测试系统，该系统中主控设备通过激光器、分光器、显微物镜和光谱仪的配合可以采集测试台上的待测试样品的拉曼光谱信号，同时通过电学探针和锁相放大器的配合可以采集该待测样品的光电流信号，从而使得该系统可以分别或同时对待测试样品进行拉曼测试和光电流测试，从而对光电器件的物理特性及器件性能进行快速精确表征，为光电器件性能的提升提供分析依据。

主控设备控制测试台带动待测试样品的移动，可自动对待测试样品表面进行扫描，获得待测试样品表面的拉曼信号扫描图像及光电流扫描图像，从而可对大面积光电器件表面材料质量、器件性能进行检测。

附图说明

图1是本申请公开的共聚焦拉曼-光电流测试系统。

图2是本申请中测试台和电学探针之间的组装结构的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种共聚焦拉曼-光电流测试系统，请参考图1，该系统包括主控设备1、测试台2、激光器3、分光器4、显微物镜5、光谱仪6、电学探针7以及锁相放大器8。待测试样品M放置在测试台2上，激光器3作为光源发出激光信号照射到分光器4上，分光器4对激光信号进行分束后照射到显微物镜5，显微物镜5正对测试台2上的待测试样品M，显微物镜5将分束后的激光信号聚焦于待测试样品M上。待测试样品M产生的拉曼信号被显微物镜5收集并耦合到光谱仪6进行处理，光谱仪6电性连接主控设备1并将产生的光谱数据传送到主控设备1进行分析。主控设备1是具有数据处理和控制能力的智能计算设备，包括但不限于数字计算机、工业控制机、DSP数字信号处理器和单片机嵌入式系统。

同时，测试台2上接有电学探针7，通常是包括两个电学探针7，电学探针7与待测试样品M的电极相接触。请参考图2示出的对测试台2和电学探针7之间的组装结构的放大图，测试台2上沉积有绝缘层11，待测试样品M放置在绝缘层11上，待测试样品M的上下表面沉积有电极12，待测试样品M的两侧分别有两个电学探针7，两侧的电学探针7分别与待测试样品M的上下表面的电极12相接触。

电学探针7连接至锁相放大器8，在本申请中，电学探针7通过源表9连接锁相放大器8，电学探针7将采集到的电学信号送至源表9和锁相放大器8进行信号处理，源表9和锁相放大器8分别接地。源表9可通过电学探针7对待测试样品M施加零偏压，此时可测量自驱动样品的光电响应。或者，源表9可通过电学探针7对待测试样品M施加非零偏压，此时可测量非自驱动样品的光电响应。锁相放大器8连接至主控设备1，实际通常是通过光电信号接口10连接至主控设备1，锁相放大器8放大后的信号通过光电信号接口10转化为相应的光电流信息然后被主控设备1收集。

本申请公开的系统实际包括两个模块：由主控设备1、测试台2、激光器3、分光器4、显微物镜5以及光谱仪6组成的对待测试样品M进行拉曼光谱测试的光谱测试模块；以及，由控设备1、测试台2、电学探针7、锁相放大器8、源表9和光电信号接口10组成的对待测试样品M进行光电流测试的光电流测试模块。两个模块共用主控设备1和测试台2，该系统不仅可以单独分别对待测试样品M进行拉曼测试和光电流测试，还可以同时对待测试样品M进行拉曼测试和光电流测试。拉曼测试可实现快速无损表征待测试样品M的晶体结构与取向、材料内部应力、化学成分与发光特性等，也可通过拉曼成像获得材料晶体与发光性质的二维/三维空间分布。光电流测试可获得微纳米器件的光电流成像及其不同位置的光电响应效率，可研究微纳米器件的非平衡态载流子，掺杂浓度分布及材料内局域电场强度等电学性质，对研究石墨烯、二硫化钼等新型材料的光电器件性能至关重要。因此本申请可同时对光电器件的物理特性及器件性能进行快速精确表征。

进一步的，本申请中的测试台2为电动测试台，测试台2包括第一位移驱动装置和第二位移驱动装置，第一位移驱动装置和第二位移驱动装置的实际结构可以有多种，比如采用伺服系统构成。主控设备1连接并驱动第一位移驱动装置和第二位移驱动装置，这两个位移驱动装置的驱动方向均在水平方向上且相互垂直，也即第一位移驱动装置和第二位移驱动装置分别用于驱动测试台2在水平面相垂直的两个方向移动，测试台2带动待测试样品M相对显微物镜5和电学探针7移动，使得显微物镜5和电学探针7实现对待测试样品M的扫描，则主控设备1通过控制测试台2带动待测试样品M移动，可以单独分别对待测试样品M进行拉曼扫描测试和光电流扫描测试，也可以同时对待测试样品M进行拉曼扫描测试和光电流扫描测试。更进一步的，为了节省测试所需的时间，本申请激光器3采用多点线激光模组，与普通的典型激光模组相比，测试台2只需带动待测试样品M在一个方向移动即能实现扫描。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种共聚焦拉曼-光电流测试系统，包括待测试样品，其特征在于，所述共聚焦拉曼-光电流测试系统包括主控设备、测试台、激光器、分光器、显微物镜、光谱仪、电学探针以及锁相放大器；所述待测试样品放置在所述测试台上，所述显微物镜正对所述测试台上的所述待测试样品，所述激光器发出的激光信号经所述分光器分光后被所述显微物镜聚焦于所述待测试样品上，所述待测试样品产生的拉曼信号被所述显微物镜收集并耦合到所述光谱仪，所述光谱仪电性连接所述主控设备；所述测试台上接有所述电学探针，所述电学探针与所述待测试样品的电极相接触，所述电学探针连接所述锁相放大器，所述锁相放大器连接至所述主控设备，所述主控设备分别或同时对所述待测试样品进行拉曼测试和光电流测试。

2.根据权利要求1所述的共聚焦拉曼-光电流测试系统，其特征在于，所述电学探针通过源表连接所述锁相放大器，所述源表用于通过所述电学探针对所述待测试样品施加零偏压并测量自驱动样品的光电响应，或者，所述源表用于通过所述电学探针对所述待测试样品施加非零偏压并测量非自驱动样品的光电响应。

3.根据权利要求1所述的共聚焦拉曼-光电流测试系统，其特征在于，所述测试台为电动测试台，所述测试台包括第一位移驱动装置和第二位移驱动装置，所述主控设备连接并驱动所述第一位移驱动装置和第二位移驱动装置，所述第一位移驱动装置和第二位移驱动装置分别用于驱动所述测试台在水平面相垂直的两个方向移动，所述测试台带动所述待测试样品相对所述显微物镜和所述电学探针移动。

4.根据权利要求1所述的共聚焦拉曼-光电流测试系统，其特征在于，所述激光器为多点线激光模组。

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