SU1608514A1

SU1608514A1 - Устройство дл регистрации люминесцентного излучени

Info

Publication number: SU1608514A1
Application number: SU884650452A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Бородыня; Иван Семенович Гавриленко; Владимир Михайлович Калюжный; Владимир Иванович Осинский
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6028
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1990-11-23

Abstract

Изобретение относитс к оптическим средствам измерени . Цель изобретени - повышение чувствительности. Устройство содержит зеркало в виде эллипсоида вращени , ограниченное плоскостью, проход щей через ближний по отношению к вогнутой поверхности зеркала фокус перпендикул рно оптической оси. Образец расположен в ближнем к источнику излучени фокусе. 2 ил.

Description

быть

Изобретение относитс к оптическим средствам измерени и может

использовано при люминесцентных

исследовани х плоских образцов, например полупроводниковых, в произ- водстзе активных элементов микроэлектроники .

Цепь изобретени - повьшение чув- гльности устройства дл регистствит рации

плоек х.образцов.

люминесцентного излучени

фиг. 1 изображена оптическа устройства дл регистрации люНа

схема

минее leHTHOго излучени плоских об- разцо:з; на фиг. 2 - результаты измерений

Ус

гройство содержит источник 1

излуч1ши , эллиптическое зеркало 2, отверстие 3 в зеркале, держатель 4, образ1Щ 5, регистрирующий прибор 6, оптическую ось 7, ближний фокус 8 зеркала, базовую плоскость 9 держател , дальний фокус 10, ограничивающую плоскость 11. На фиг. 2 изображены кривые распределени фотолюминесценции арсенида галли , полученные на предлагаемом устройстве - крива 12, и на известном устройстве - крива 13.

Использованием свойств эллиптического зеркала достигаетс увеличение чувствительности устройства. .Кроме того, размеры эллиптического зеркала ограничены плоскостью, проход щей через ближний к выгнутой поверхности зеркала фокус, перпендику- л рно оптической оси.

Таким образом, в устройстве эл- ;Липтическим зеркалом собираетс все ,люминесцентное излучение (за исключением излучени , экранируемого держателем образца), испускаемое воз- бужденной областью поверхности об- . разца, и направл етс на входную щель регистрирующего прибора, что приводит к повышению чувствительности по.сравнению с известным устройством .

3

О5

эо

ел

Диаметр отверсти в эллиптическо зеркале выбирают больше или равным диаметру пучка возбуждающего излучени , так как в пртивном случае не все возбуждающее излучение принимае участие 6 возбуждении люминесценции что приводит к ухудщению чувствительности устройства. Кроме того, диаметр отверсти не должен превышать величину fj d,/fa-f j;, так как противном случае часть люминесцентного , излучени уходит сквозь отверстие в эллиптическом зеркале, не попада на регистрирующий прибор.

В качестве источника излучени ,бьш использован гелийнеоновый лазер типа ЛГ-75/1. Возбуждающее когерентное монохроматическое излучение направл ли через отверстие 3 диаметром 5 мм в эллиптическом зеркале 2 перпендикул рно исследуемому образцу 5, Образец 5 был изготовлен из монокристалла арсенида галли размером 12x2x0,3 мм. Образец 5 располагали на держателе 4 в ближнем от вогнутой поверхности эллиптического зеркала 2 .фокусе 8. Эллиптическое зеркало 2 ограничено.плоскостью 11, проход щей через этот же фокус 8 перпендикул рно оптической оси В. Отраженное от поверхности образца 5 излучение уходит через отверстие 3 в эллиптическом зеркале 2 в окружающее пространство . Люминесцентное излучение, которое испускалось поверхностью образца 5 j все полностью, за исключением излучени , экранируемого держа- телем 4 образца 5, фокусировалось на регистрирующем приборе 6 типа поверхности эллиптического зеркала фокусе 10.

Регистрируемь ш сигнал, полученный на предлагаемом устройстве, в 12 раз превьшает сигнал, полученный на известном устройстве.

Использование эллиптического зеркала выгодно отличает предлагаемое устройство регистрации люминесцентного излучени плоских образцов от известного, так как в этом случае значительно повышаетс чувствитель- : ность устройства, особенно при регистрации сдабосвет щихс образцов.

Диаметр держател выбирают в 1,5 раза больше диаметра отверсти в эллиптическом зеркале, так как при 016 грж неточность юстировки может привести к попаданию возбуждающего излучени на входную щель регистрирующего прибора, что приве- . дет к сильному возрастанию фона, а J следовательно, к снижению чувствительности устройства. По этой же причине невозможно использование ва- рианта . В случае если d,,«:d,, будет экранироватьс значительна 0 часть люминесцентного излучени , отраженного от поверхности зеркала, что также приведет к снижению чувствительности устройства.

Выполнение устройства дл регист- 5 рации люминесцентного излучени плоских образцов может быть различным.

П р и м е р 1. Диаметр пучка возбуждающего излучени d равен 4 мм, диаметр отверсти в зеркале d ра- 0 вен 4 мм, диаметр держател образца d, равен 6 мм.

Рассто ние от поверхности .зеркала до дальнего фокуса fд равно 80 мм, рассто ние от поверхности зер- 5 кала до ближнего фокуса ft равно 40 мм.

80-6

30-40

4

Сигнал на регистрирующем приборе равен 30 мВ.

П р и м е р 2. Диаметр пучка возбуждающего излучени d равен 4 мм, диаметр отверсти в зеркале d равен 9 мм, диаметр держател образца d- равен 6 мм.

Рассто ние от поверхности зеркала до дальнего фокуса fa равно 80 мм, рассто ние от поверхности зеркала до ближнего фокуса fjf равно 40 мм. .

4 9 мм.

П р и м е р 3. Дмаметр пучка воз- буждающего излучени d равен 4 мм, диаметр отверсти в зеркале d , равен 3 мм, диаметр держател образца d.; равен 6 мм.

Рассто ние от поверхности зеркала о дальнего фокуса равно 80 мм, рассто ние от поверхности зеркала до ближнего фокуса равно 40 мм.

d,di;

3 мм.

Сигнал на регистрирующем приборе равен 17 мВ.

П р и м е р 4. Диаметр пучка возбуждающего излучени dj равен 4 мм

ве

диаметр отверсти в зеркале d. ра- ве 1 14 мм, диаметр держател образцов dj равен 6 мм.

Рассто ние от поверхности зеркала

до дальнего фокуса f- равно 80 мм , рассто ние от поверхности зеркала до ближнего фокуса fg- равно 40 мм.

16b

разен

чу ве

СО1СОЙ

Сигнал на регистрирующем приборе

28 мВ.

Устройство обладает повышенной зствительностью по сравнению с из- ;тным устройством в 10-15 раз.- Таким образом, за счет более вы- чувствительности устройства по достоверность результатов

плоских образцов даже в T01J1 случае, если они вл ютс слабо- св4т щимис , что необходимо при тех- огическом контроле полупроводнико : материалов (возможность отбра- ки полупроводниковых структур, не тветствующих требуемым парамет- на стадии входного контрол при активных элементов мик- лектроники.

вьпшетс измерени

производстве

роз Ф о

d,

Г-

80-40

мм.

)

рмула изобретени

ни ;

Устройство дл регистрации люмиизлучени , включающее св занные источник излученесцентного оптически

образец и приемник излучени ,

примем на оптической оси источника

,

-

6b85l46

размещено зеркало, выполненное

в виде эллипсоида вращени с отверстием;;- и в одном из фокусов эллипсоида установлен образец, отличающеес тем, что, с целью повышени чувствительности, источник излучени размещен вне зеркала и св зан с образцом через отверстие в зеркале, 10 Р этом образец установлен на непрозрачном дл излучени держателе,. расположенном перпендикул рно оптической оси, а зеркало ограничено плоскостью , проход щей перпендикул рно ,5 оптической оси через фокус, в котором установлен образец, в другом фокусе зеркала расположен приемник излучени , при этом диаметр держател образца не менее чем в 1,5 раза 20 больше диаметра пучка источника излучени , а величина диаметра отверсти в зеркале удовлетвор ет соотношению

5

где

0

d

d,

dz f

d,e

fj-d3

Vfp

$

диаметр пучка источника излучени j

диаметр отверсти в зеркале; рассто ние по оптической оси от вогнутой поверхнос- ти зеркала до дальнего фо- куса;

d - диаметр держател образцов;

ff - рассто ние по оптической

оси от вогнутой поверхности зеркала до ближнего фокуса.

/

Фиг.1

У,мкб 300

Фиг.2

1.5 .а

Claims

Формула изобретения ^fa'^d3 d„ z d , έ ·=--·?-, ^ί ~ . ' f -fr где d₄ - диаметр пучка источника излучения ;

d₂ - диаметр отверстия в зеркале; f - расстояние по оптической « оси от вогнутой поверхносУстройство для регистрации люминесцентного излучения, включающее оптически связанные источник излучения причем на оптической оси источника I , образец и приемник излучения, ти зеркала до дальнего фокуса;

d^ - диаметр держателя образцов; fj - расстояние по оптической оси от вогнутой поверхности зеркала до ближнего фокуса.