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傅里葉變換光致發(fā)光光譜儀FTPL-10

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

光致發(fā)光（Photoluminescence， PL）光譜作為一種有效的無(wú)損光譜檢測(cè)手段廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體的帶隙檢測(cè)、雜質(zhì)缺陷分析、復(fù)合機(jī)制與品質(zhì)簽定等。但在光致發(fā)光的紅外區(qū)這一弱信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，市場(chǎng)上現(xiàn)有的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)使用者的光譜實(shí)驗(yàn)技能要求高，使用者需要耗時(shí)費(fèi)力調(diào)整光路，才能找到微弱的PL光譜信號(hào)，光譜測(cè)量效果往往也難以得到保證。

傅里葉變換（Fourier transform， FT）光譜具有完善的理論和儀器基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)色散型光譜儀相比，傅里葉變換光譜儀具有多通道、全通量、低等效噪聲、快速掃描等優(yōu)勢(shì)，信噪比和探測(cè)靈敏度提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)，非常適合紅外波段的光譜測(cè)量。

應(yīng)用領(lǐng)域

* 前沿光電材料科學(xué)研究

* 半導(dǎo)體晶圓品質(zhì)檢測(cè)

* 稀土發(fā)光材料性能檢測(cè)

* 紅外光電器件品質(zhì)檢測(cè)

產(chǎn)品特點(diǎn)

* 紅外波段弱信號(hào)探測(cè)能力強(qiáng)

FTPL-10信號(hào)采集使用傅里葉變換干涉分光技術(shù)，規(guī)避了傳統(tǒng)光譜儀中嚴(yán)重限制光通量的狹縫，顯著提高通光量；無(wú)需按波段分光檢測(cè)，顯著提升紅外波段微弱光譜信號(hào)的探測(cè)能力，光譜分辨率和信噪比提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。

* 光譜掃描速度快

在常用的分辨率條件下，FTPL-10能夠在不到1秒的時(shí)間內(nèi)掃描一張質(zhì)量很好的光譜圖。在此基礎(chǔ)上，采用多次重復(fù)快速掃描的方式，可以降低隨機(jī)誤差，進(jìn)一步提高光譜信噪比。

* 較低的使用門(mén)檻

FTPL-10采用預(yù)先優(yōu)化準(zhǔn)直的光路設(shè)計(jì)，將激發(fā)光引導(dǎo)至預(yù)設(shè)的位置，該位置同時(shí)是優(yōu)異的光信號(hào)收集位置。使用者不需要進(jìn)行復(fù)雜的光路調(diào)節(jié)工作，只需要將樣品固定，通過(guò)三維位移臺(tái)將樣品調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)位置，即可滿足測(cè)量要求。使用門(mén)檻較低，只需簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可上機(jī)操作。

產(chǎn)品參數(shù)

FTPL-10實(shí)測(cè)樣品數(shù)據(jù)效果展示

<樣品A>

In0.5Ga0.5As/GaAs/In0.5Al0.5As量子點(diǎn)，采用分子束外延技術(shù)制備。[The InGaAs/GaAs/InAlAs quantum-dots sample was grown by molecular beam epitaxy (MBE) technique.]

測(cè)試條件：

樣品溫度狀態(tài)：77K

泵浦激光：532nm

激發(fā)功率：50mW

儀器參數(shù)設(shè)置：

光譜分辨率：8cm^-1

光譜范圍：4000-12500cm^-1

掃描設(shè)置：?jiǎn)巫V重復(fù)采樣16次取平均，重復(fù)測(cè)量5次，每次間隔2分鐘

測(cè)試結(jié)果：

單譜測(cè)量時(shí)間約為14秒，5次測(cè)量結(jié)果在整個(gè)譜峰范圍（9000-9800cm^-1）內(nèi)的相對(duì)偏差<1%，譜峰偏離<±0.4 cm^-1，譜峰附近（9300~9400cm^-1）的信噪比均達(dá)到1600以上。

測(cè)試條件：

樣品溫度狀態(tài)：杜瓦中液氮耗盡，溫度由77K自然升溫至室溫293K左右

泵浦激光：532nm

激發(fā)功率：50mW

儀器參數(shù)設(shè)置：

光譜分辨率：8cm^-1

光譜范圍：4000-12000cm^-1

掃描設(shè)置：?jiǎn)巫V重復(fù)采樣16次取平均，間隔5分鐘自動(dòng)采樣，全過(guò)程約2小時(shí)20分

測(cè)試結(jié)果：

盡管因試驗(yàn)條件所限，無(wú)法獲取整個(gè)過(guò)程中的樣品溫度數(shù)據(jù)，但可以從光譜圖中觀察到隨著時(shí)間變化（溫度逐步升高），樣品的PL譜峰位置由9338cm^-1逐步紅移至8803cm^-1，PL譜峰高度由1.33逐步下降至0.011。這樣規(guī)律性變化也從側(cè)面反映了系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定性。

<樣品B>

In0.53Ga0.47As(2.5nm)/GaAs(18nm)量子點(diǎn)，采用分子束外延技術(shù)制備。[The InGaAs/GaAs quantum-dots sample was grown by molecular beam epitaxy (MBE) technique.]

測(cè)試條件：

樣品溫度狀態(tài)：室溫

泵浦激光：532nm

激發(fā)功率：10-210mW 逐步遞增，間隔20mW

儀器參數(shù)設(shè)置：

光譜分辨率：8cm^-1

光譜范圍：4000-12500cm^-1

掃描設(shè)置：?jiǎn)巫V重復(fù)采樣16次取平均

測(cè)試結(jié)果：

隨泵浦激光的功率逐步上升，PL譜峰高度隨激光功率近似線性增強(qiáng)，樣品的PL譜峰位置發(fā)生輕微的紅移?？紤]到本次測(cè)試未對(duì)樣品進(jìn)行任何恒溫控制，泵浦激光功率較強(qiáng)可能造成樣品溫度輕微升高，造成譜峰位置紅移。

<樣品C>

GaSb單晶材料，由液態(tài)封裝的切克勞斯基（LEC）方法，以高純度（99.9999％）的Ga和Sb金屬為原料生長(zhǎng)。[The GaSb single-crystal sample was grown by liquid encapsulated Czochralski (LEC) method using high-purity (99.9999%) Ga and Sb metals as the raw materials.]

文獻(xiàn)報(bào)道GaSb材料的禁帶寬度與溫度關(guān)系:

測(cè)試條件：

樣品溫度狀態(tài)：杜瓦中液氮耗盡，溫度由77K自然升溫至室溫293K左右

泵浦激光：532nm

激發(fā)功率：75mW

儀器參數(shù)設(shè)置：

光譜分辨率：8cm-1

光譜范圍：4000-12500cm-1

掃描設(shè)置：?jiǎn)巫V重復(fù)采樣16次取平均，間隔2分鐘自動(dòng)采譜

測(cè)試結(jié)果：

隨著樣品溫度逐步升高，PL譜峰的位置發(fā)生明顯紅移，主峰高度明顯下降。同時(shí)，在6400cm-1附近的次峰相對(duì)凸顯，這是帶尾態(tài)引起的光致發(fā)光，能帶寬度不隨溫度變化。

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