CN217425227U - 光电流成像测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光电流成像测试装置，包括：用于发射第一波长激光的第一激光器、用于对第一波长激光进行聚焦的第一透镜、用于改变聚焦后的第一波长激光的照射方向的光源偏转装置、用于对经过光源偏转装置的第一波长激光进行准直处理且与第一透镜组成共轭光路的第二透镜、第一滤光片、显微物镜和用于观测被测样品位置的探测器；第一激光器发射的激光经第一透镜聚焦后进入光源偏转装置，经光源偏转装置改变照射方向后通过第二透镜进行准直处理，再经第一滤光片透射进入显微物镜聚焦于被测样品，被测样品反射的激光经第一滤光片反射进入探测器。本实用新型无需移动样品即可完成光电流成像测试，在避免探针接触不良的同时提高测试分辨率。

Description

光电流成像测试装置

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，具体地，涉及一种光电流成像测试装置。

背景技术

随着第三代半导体光电材料(如二维材料、晶圆和相机感光面单个像素)的材料性能及器件工作机制都与传统半导体材料和器件有很大差异，光电流成像测试系统成为研究材料性能和检测材料光电流强度分布的重要设备，既可以用于测量光电材料的光电响应信号，又可以表征材料的光电性质，成像功能可以表征光电材料的表面缺陷。

光电流成像测试装置中光源通过显微镜入射到被测样品上，样品电极需要用微米级电极连接引出电信号传导到数据采集系统中，将光斑照射到样品的不同位置，获取样品不同位置的光电流，从而得到被测样品的二维光电流成像效果以分析材料的光电流均匀性得到光电流的缺陷分布。

现有的光电流成像测试系统都是使用电移动台的方案，通过移动样品位置实现光电流成像mapping测试功能。由于移动样品时会连带探针一起移动，引起的震动会导致探针接触不良。且现有技术中mapping的分辨率取决于电移动台的移动分辨率的限制，载重大于3KG的电移台能够实现的最小分辨率为2微米。电移台需要带着样品、探针座以及相关联调装置一起移动，探针座以及相关联调装置的重量大于3KG。

实用新型内容

本实用新型实施例的主要目的在于提供一种光电流成像测试装置，无需移动样品即可完成光电流成像测试，在避免探针接触不良的同时提高测试分辨率。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种光电流成像测试装置，包括：

用于发射第一波长激光的第一激光器、用于对第一波长激光进行聚焦的第一透镜、用于改变聚焦后的第一波长激光的照射方向的光源偏转装置、用于对经过光源偏转装置的第一波长激光进行准直处理且与第一透镜组成共轭光路的第二透镜、第一滤光片、显微物镜和用于观测被测样品位置的探测器；

第一激光器发射的激光经第一透镜聚焦后进入光源偏转装置，经光源偏转装置改变照射方向后通过第二透镜进行准直处理，再经第一滤光片透射进入显微物镜聚焦于被测样品，被测样品反射的激光经第一滤光片反射进入探测器。

在其中一种实施例中，还包括：

用于发射第二波长激光的第二激光器和用于对第一波长激光和第二波长激光进行合束输出合束激光的第二滤光片。

在其中一种实施例中，还包括：

第一反射镜，用于将第二波长激光反射至第二滤光片。

在其中一种实施例中，还包括：

照明装置和第三滤光片；

照明装置发出的照明光经第三滤光片反射进入显微物镜聚焦于被测样品，被测样品反射的照明光经第三滤光片透射后通过第一滤光片反射进入探测器。

在其中一种实施例中，还包括：

用于输出电压至光源偏转装置的电压输出模组，与光源偏转装置连接；

内置反射镜的光源偏转装置通过电压旋转反射镜以改变激光的照射方向。

在其中一种实施例中，还包括：

用于放置被测样品的载物台。

在其中一种实施例中，还包括：

用于聚焦激光的第三透镜；

被测样品反射的激光经第一滤光片反射后通过第三透镜聚焦进入探测器。

在其中一种实施例中，还包括：

用于反射合束激光的第二反射镜；

合束激光经第二反射镜反射进入第一透镜。

在其中一种实施例中，还包括：

用于反射合束激光的第三反射镜；

经准直处理后的合束激光经第三反射镜反射进入第一滤光片。

在其中一种实施例中，光源偏转装置为振镜或压电偏转镜。

本实用新型实施例的光电流成像测试装置包括用于发射第一波长激光的第一激光器、用于对第一波长激光进行聚焦的第一透镜、用于改变聚焦后的第一波长激光的照射方向的光源偏转装置、用于对经过光源偏转装置的第一波长激光进行准直处理且与第一透镜组成共轭光路的第二透镜、第一滤光片、显微物镜和用于观测被测样品位置的探测器，无需移动样品即可完成光电流成像测试，在避免探针接触不良的同时提高测试分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例中光电流成像测试装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员知道，本实用新型的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

鉴于现有技术移动样品时会连带探针一起移动，引起的震动会导致探针接触不良且存在分辨率限制，本实用新型实施例提供了一种光电流成像测试装置，解决移动台移动时引入震动导致探针接触不良和移动台分辨率无法满足测试分辨率需求的问题。以下结合附图对本实用新型进行详细说明。

图1是本实用新型实施例中光电流成像测试装置的示意图。如图1所示，光电流成像测试装置包括：

用于发射第一波长激光的第一激光器1，可以采用532nm的半导体激光器；

用于对第一波长激光进行聚焦的第一透镜5，可以保证显微物镜12后焦面的光束投射位置不动，仅角度随振镜6变化；

用于改变聚焦后的第一波长激光的照射方向的光源偏转装置6，可以采用振镜或压电偏转镜；

用于输出不同电压至光源偏转装置6的电压输出模组7，与光源偏转装置6连接。内置反射镜的光源偏转装置6通过来自电压输出模组7的不同电压旋转反射镜至不同角度以改变激光的照射方向，提高测试分辨率；

用于对经过光源偏转装置6的第一波长激光进行准直处理且与第一透镜5组成共轭光路的第二透镜8，可以保证显微物镜12后焦面的光束投射位置不动，仅角度随振镜6变化；

第一滤光片9，可以采用半透半反滤光片，既可以令激光透射进入显微物镜12，也可以令被测样品反射的激光和照明光反射进入探测器10；

包含调节焦距结构的显微物镜12，可以根据需要选择使用任一色散校准显微物镜；

放置被测样品的载物台13；其中，载物台13上设置有两个移动台结构，可以实现样品位置的二维移动，通过移动样品位置将样品位置与光斑位置重合；以及

用于观测被测样品位置的探测器10，可以采用CCD(charge coupled device，电荷耦合器件)探测器。

具体实施时，第一激光器1发射的激光经第一透镜5聚焦后进入光源偏转装置6，经光源偏转装置6改变照射方向后通过第二透镜8进行准直处理，再经第一滤光片9透射进入显微物镜12聚焦于被测样品，被测样品反射的激光经第一滤光片9反射进入探测器10。

一实施例中，光电流成像测试装置还包括：

用于发射第二波长激光的第二激光器2；

用于对第一波长激光和第二波长激光进行合束，输出合束激光的第二滤光片4；以及

用于将第二波长激光反射至第二滤光片4的第一反射镜3，位于第一透镜5和第二滤光片4之间，可以改变激光的光路方向。

其中，第二激光器2可以选择波长在532nm以外，波段范围在400nm-750nm的任意波长激光器以补充第一激光器1的不足，测试不同波长激光对样品均匀性是否一致。第二滤光片4可以为长通滤光片或短通滤光片。当第二激光器2发射的激光波长小于第一激光器1发射的激光波长(532nm)时，第二滤光片4采用短通滤光片；当第二激光器2发射的激光波长大于第一激光器1发射的激光波长(532nm)时，第二滤光片4采用长通滤光片。

一实施例中，光电流成像测试装置还包括：照明装置11和第三滤光片14，第三滤光片14可以采用半透半反滤光片；

照明装置11发出的照明光经第三滤光片14反射进入显微物镜13聚焦于被测样品，被测样品反射的照明光经第三滤光片14透射后通过第一滤光片9反射进入探测器10，可以方便观察被测样品位置。

如图1所示，光电流成像测试装置还包括：

用于聚焦激光的第三透镜15，位于第一滤光片9和探测器10之间，被测样品反射的激光经第一滤光片9反射后通过第三透镜15聚焦进入探测器10；

用于反射合束激光的第二反射镜16，位于第二滤光片4和第一透镜5之间，通过第二滤光片4合束的激光经第二反射镜16反射进入第一透镜5；

用于反射合束激光的第三反射镜17，位于第二透镜8和第一滤光片9之间，经第二透镜8准直处理后的合束激光经第三反射镜17反射进入第一滤光片9。

本实用新型的具体应用实施例如下：

1、第一激光器1发射第一波长激光至第二滤光片4，第二激光器2发射第二波长激光，第二波长激光经第一反射镜3反射至第二滤光片4。

2、第二滤光片4对第一波长激光和第二波长激光进行合束输出合束激光，合束激光经第二反射镜16反射进入第一透镜5。

3、第一透镜5对合束激光进行聚焦，聚焦后的合束激光进入光源偏转装置6。

4、电压输出模组7输出电压至光源偏转装置6，光源偏转装置6通过电压旋转反射镜至对应的角度以改变合束激光的照射方向。

5、第二透镜8对经过光源偏转装置6的合束激光进行准直处理，经第三反射镜17反射进入第一滤光片9。

6、合束激光经第一滤光片9透射进入第三滤光片14，经第三滤光片14透射后进入显微物镜13聚焦于放置于载物台13的被测样品，被测样品反射的激光经第三滤光片14透射后通过第一滤光片9反射进入探测器10。

7、照明装置11发出的照明光经第三滤光片14反射进入显微物镜13聚焦于放置于载物台13的被测样品，被测样品反射的照明光经第三滤光片14透射后通过第一滤光片9反射进入探测器10。

综上，本实用新型实施例的光电流成像测试装置令激光光束经振镜和透镜成像后耦合到显微物镜中，通过振镜调节光斑位置实现了样品位置静止不动情况下的光电流成像测试，同时保留了显微镜的照明和监控功能，可以在样品静止状态下进行微小器件的光电流成像测试、光谱响应度测试、量子效率测试或单波长的伏安特性测试。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光电流成像测试装置，其特征在于，包括：

用于发射第一波长激光的第一激光器、用于对所述第一波长激光进行聚焦的第一透镜、用于改变聚焦后的第一波长激光的照射方向的光源偏转装置、用于对经过光源偏转装置的第一波长激光进行准直处理且与所述第一透镜组成共轭光路的第二透镜、第一滤光片、显微物镜和用于观测被测样品位置的探测器；

所述第一激光器发射的激光经所述第一透镜聚焦后进入光源偏转装置，经所述光源偏转装置改变照射方向后通过所述第二透镜进行准直处理，再经所述第一滤光片透射进入所述显微物镜聚焦于被测样品，所述被测样品反射的激光经所述第一滤光片反射进入所述探测器。

2.根据权利要求1所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

用于发射第二波长激光的第二激光器和用于对所述第一波长激光和所述第二波长激光进行合束输出合束激光的第二滤光片。

3.根据权利要求2所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

第一反射镜，用于将所述第二波长激光反射至所述第二滤光片。

4.根据权利要求1所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

照明装置和第三滤光片；

所述照明装置发出的照明光经所述第三滤光片反射进入所述显微物镜聚焦于被测样品，所述被测样品反射的照明光经所述第三滤光片透射后通过所述第一滤光片反射进入所述探测器。

5.根据权利要求1所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

用于输出电压至光源偏转装置的电压输出模组，与所述光源偏转装置连接；

内置反射镜的所述光源偏转装置通过所述电压旋转所述反射镜以改变激光的照射方向。

6.根据权利要求1所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

用于放置所述被测样品的载物台。

7.根据权利要求1所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

用于聚焦所述激光的第三透镜；

所述被测样品反射的激光经所述第一滤光片反射后通过所述第三透镜聚焦进入所述探测器。

8.根据权利要求2所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

用于反射所述合束激光的第二反射镜；

所述合束激光经所述第二反射镜反射进入所述第一透镜。

9.根据权利要求2所述的光电流成像测试装置，其特征在于，还包括：

用于反射所述合束激光的第三反射镜；

经准直处理后的合束激光经所述第三反射镜反射进入所述第一滤光片。

10.根据权利要求1所述的光电流成像测试装置，其特征在于，

所述光源偏转装置为振镜或压电偏转镜。

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