CN213041754U

CN213041754U - 一种用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置

Info

Publication number: CN213041754U
Application number: CN202020897105.2U
Authority: CN
Inventors: 袁振洲; 刘欣宇
Original assignee: Jiangsu Super Core Star Semiconductor Co ltd
Current assignee: Jiangsu Super Core Star Semiconductor Co ltd
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-04-23
Anticipated expiration: 2030-05-25

Abstract

本实用新型属于材料检测技术领域，提供了一种用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，包括：工作面，其上设有工作台，用于放置待检测的晶体；外罩，呈倒置的U型，其扣盖在所述工作面上并与其形成密闭的空腔；光源，设置于所述密闭的空腔内，用于直射在所述晶体上；图像采集器，设置于所述外罩外部顶端且位于所述晶体的上方；和图像处理设备，设置于所述密闭的空腔外且与所述图像采集器相连接。本申请相比于常用的高分辨透射电镜法、光吸收法和Raman光谱法三种鉴别晶体多型的方法，具有对样品无损检测的优点，也不需要特殊处理，快速判断，且检测装置成本大大降低，在一定的精度要求下，能达到最佳性价比。

Description

一种用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置

技术领域

本实用新型涉及材料检测技术领域，具体涉及一种用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置。

背景技术

固体用光激发引起发光的现象，是物质内部吸收能量后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量。它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，即发光中心吸收外界能量后从基态激发到激发态，当从激发态回到基态时就以发光形式释放能量。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。

理论上，质量较好的晶体，提供比其带隙能量高的光能，可以观察到晶体发光。同一种晶体有多种晶型，且不同晶型晶体的带隙存在差异，受同一波长的光辐照时，晶体发光，并且不同晶型的晶体发光颜色也表现出差异。

以碳化硅（SiC）为例，由于原子的排列结构不同，可以形成几百种形态各异的晶体结构即晶型。如将晶体在室温用紫外光(UV)照射时，非掺杂晶体：4H-SiC为深蓝—绿色、6H-SiC发红—紫色、15R晶体则为桔红色。在强光灯下：n型掺杂的4H-SiC呈棕黄色、6H-SiC呈绿色、15R-SiC呈黄色。掺杂浓度不同，颜色深浅会有一定的变化，比如，当6H-SiC晶体中的N型掺杂浓度较高时，抛光晶片呈深绿色，当掺杂浓度较低时，晶片的绿色就要浅一些。并且，用强光灯照射碳化硅晶片，能观察到晶片内缺陷及其分布情况。因此，用紫外光或者强光灯等照射晶体，通过肉眼观察即可对SiC晶体及晶片的晶型与缺陷作出判断。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，以快速判断出晶体的晶型结构以及晶体内部的缺陷及其分布情况。

本实用新型提供的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，包括：

工作面，其上设有工作台，用于放置待检测的晶体；

外罩，呈倒置的U型，其扣盖在所述工作面上并与其形成密闭的空腔；

光源，设置于所述密闭的空腔内，用于直射在所述晶体上；

图像采集器，设置于所述外罩外部顶端且位于所述晶体的上方；和

图像处理设备，设置于所述密闭的空腔外且与所述图像采集器相连接。

可选地，所述密闭的空腔内还设置有晶体移动工具，所述工作面下方设有箱体，所述箱体内设置有真空发生器，所述晶体移动工具通过软管与所述真空发生器连接。

可选地，所述箱体外侧面设置有控制所述真空发生器的开关。

可选地，所述光源通过定型弯管固定在所述工作面上且其能够直射在所述晶体上。

可选地，所述图像采集器通过固定架设置于所述外罩上，所述固定架包括至少两条互相垂直的轨道，从而可以实现晶体在水平平面内的位置移动。

可选地，所述固定架包括两条固定在所述外罩上的Y轨道以及安装在所述Y轨道上的两条X轨道，所述图像采集器设置于所述X轨道上，且能够沿所述X轨道移动，所述X轨道能够沿所述Y轨道移动。

可选地，所述工作台采用半透明材质制成，其下方设置有能够发出白光的强光灯；

所述外罩由黑色不透光材质制成。

可选地，所述光源可发出紫外光、可见光或红外光。

本实用新型的有益效果：

1.本申请相比于常用的高分辨透射电镜法、光吸收法和Raman光谱法三种鉴别晶体多型的方法，具有对样品无损检测的优点，也不需要特殊处理，快速判断，且检测装置成本大大降低，在一定的精度要求下，能达到最佳性价比。

2.本实用新型提供的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，简单可靠，高效低成本，易维修，使用寿命长。解决了其他常用检测方法制样难、对材料有损、装置昂贵、维修难、费用高的问题。

3.本实用新型提供的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，体积小，能耗低，占地面积小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型实施例1所提供的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2所提供的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置的结构示意图。

附图标记：

1-光源；2-工作面；3-强光灯；4-晶体移动工具；5-图像采集器；

6-图像处理设备；7-软管；8-开关；9-外罩；10-操作门；11-晶体；

12-固定架；13-X轨道；14-Y轨道；15-工作台；16-箱体；17-真空发生器；

18-定型弯管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

图1示出了本实用新型实施例1所提供的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置的结构示意图。参见图1，该检测装置包括箱体16、外罩9、光源1、图像采集器5和图像处理设备6。箱体16的上表面可以作为工作面2，工作面2上设有工作台15，用于放置待检测的晶体11。

外罩9呈倒置的U型，由黑色不透光材质制成，其扣盖在所述工作面2上并与其形成密闭的空腔。光源1设置于所述密闭的空腔内，通过定型弯管18固定在所述工作面2上且其向下或倾斜向下地照射在所述晶体11上。通过定型弯管18可以调整光源1的照射角度，使光源1能够准确的照射在晶体11上。在实施例中，光源1为可发出紫外光的紫外灯，在其他示例中，光源1也可更换为可发出紫外光、白光、可见光和红外光的其他光源1。

图像采集器5设置于所述外罩9外部顶端且位于所述晶体11的上方。所述外罩9上设置有能够调整图像采集器5图像采集角度的固定架12。所述图像采集器5通过固定架12设置于所述外罩9上，所述固定架12包括两条各固定在所述外罩9上的Y轨道14以及安装在所述Y轨道14上的两条X轨道13，所述图像采集器5设置于所述X轨道13上，且能够沿所述X轨道13移动，所述X轨道13能够沿所述Y轨道14移动，从而可以实现晶体11在水平平面内的位置移动。在本实施例中，所述图像采集器5为相机。

图像处理设备6设置于所述密闭的空腔外且与所述图像采集器5相连接。图像采集器5通过有线或无线的方式与图像处理设备6连接。在本实施例中，所述图像处理设备6为计算机，计算机上带有USB端口。

参见图1，外罩9的一侧设置有可以开闭的操作门10，晶体11通过操作门10进出空腔内。

实施例2

图2示出了本实用新型实施例2所提供的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置的结构示意图。参见图2，实施例2在实施例1的基础上还增加了晶体移动工具4和真空发生器17。

参见图2，所述密闭的空腔内还设置有晶体移动工具4，所述箱体16内设置有真空发生器17，所述晶体移动工具4通过软管7与所述真空发生器17连接。所述箱体16外侧面设置有控制所述真空发生器17的开关8。检测人员通过吸片笔4吸附晶体11，从而调整晶体11的放置位置和放置姿态。具体一点来讲，所述晶体移动工具4为吸片笔。

其中，工作台15采用半透明材质制成，如具有一定透光性的白纸板，其下方设置有能够发出白光的强光灯3，强光灯3向上照射工作台15。

实施例3

实施例3提供了一种对SiC晶体的检测方法，包括以下步骤：

S1：首先将待检测的SiC晶体放置于工作面2的工作台15上，调整SiC晶体的角度与位置；

S2：开启紫外灯，调整紫外灯的位置，使其照射在SiC晶体上；

S3：打开图像采集器5，采集SiC晶体的晶型信息并传送至图像处理设备6上，根据采集到的图片信息，基于图像中的颜色由此判断晶体的晶型，同时，基于图像中的信息以及肉眼观察可以判断出晶体内的缺陷及其分布情况。

实施例4

实施例4提供了一种对SiC晶片的检测方法，包括以下步骤：

S1：首先将待检测的SiC晶片放置于工作面2的工作台15上，调整SiC晶片的角度与位置；

S2：开启强光灯3，使其照射在SiC晶片上；

S3：打开图像采集器5，采集SiC晶片的晶型信息并传送至图像处理设备6上，根据采集到的图片信息，基于图像中的颜色由此判断晶片的晶型，同时，基于图像中的信息以及肉眼观察可以判断出晶体内的缺陷及其分布情况。

实施例5

实施例5提供了一种对氮化镓（GaN）晶片的检测方法，包括以下步骤：

S1：首先将待检测的GaN晶片放置于工作面2的工作台15上，调整GaN晶片的角度与位置；

S2：开启强光灯3，使其照射在GaN晶片上；

S3：打开图像采集器5，采集GaN晶片的晶片信息并传送至图像处理设备6上，根据采集到的图片信息，基于图像中的信息以及肉眼观察可以判断出晶体内的缺陷及其分布情况。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims

1.一种用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，包括：

工作面，其上设有工作台，用于放置待检测的晶体；

光源，设置于所述密闭的空腔内，用于直射在所述晶体上；

2.根据权利要求1所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述密闭的空腔内还设置有晶体移动工具，所述工作面下方设有箱体，所述箱体内设置有真空发生器，所述晶体移动工具通过软管与所述真空发生器连接。

3.根据权利要求2所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述箱体外侧面设置有控制所述真空发生器的开关。

4.根据权利要求1所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述光源通过定型弯管固定在所述工作面上且其能够直射在所述晶体上。

5.根据权利要求1所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述图像采集器通过固定架设置于所述外罩上，所述固定架包括至少两条互相垂直的轨道，从而可以实现晶体在水平平面内的位置移动。

6.根据权利要求5所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述固定架包括两条固定在所述外罩上的Y轨道以及安装在所述Y轨道上的两条X轨道，所述图像采集器设置于所述X轨道上，且能够沿所述X轨道移动，所述X轨道能够沿所述Y轨道移动。

7.根据权利要求1所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述工作台采用半透明材质制成，其下方设置有能够发出白光的强光灯。

8.根据权利要求1所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述外罩由黑色不透光材质制成。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于晶体材料的晶型与缺陷的检测装置，其特征在于，所述光源可发出紫外光、可见光或红外光。