[發明專利]一種電光固浸探頭

無效

• 申請號: 201110442564.7
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102435789A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 陳占國;賈剛;劉秀環;高延軍;朱景程
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R1/02
• 分類號: G01R1/02;G01R3/00;G01R29/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于電光檢測技術領域，具體涉及一種電光檢測技術中的核心部件——電光固浸探頭，該探頭可用于電子器件的外部電學特性和內部節點電信號的在片測量，且具有很高的空間分辨率和電壓靈敏度。

背景技術

電光檢測技術是二十世紀八十年代初發展起來的一種無侵擾、抗電磁干擾能力強、無損傷的光子束檢測技術[J.A.Valdmanis，G.Mourou，and?C.W.Gabel，Appl.Phys.Lett.，41，211-212(1982).]，這種技術將光學、激光技術、電子學、器件物理、取樣技術、微弱信號檢測技術等有機結合起來，使得其在皮秒、亞皮秒等超快、超高速領域內的研究和應用獲得了極大發展。該技術的基本原理是基于材料的線性電光效應，用一束已知偏振態的探測激光束照射到被測器件的被測點上，如果器件自身具有線性電光效應，則被測點處電信號的變化將引起折射率的變化，從而改變了探測光的偏振態，再通過檢測從器件反射(或透射)出來的探測光束的偏振態的變化，就可以獲得被測點處電信號的信息。為了檢測快速變化的周期電信號，人們發展了電光取樣技術，用超短光脈沖作取樣門，對被測信號進行步進或步退取樣，將高頻的，快速變化的電信號變成低頻的，慢速的電信號進行測量。

從探測光束與被測電場的關系區分，電光檢測系統可以分為縱向電光調制結構和橫向電光調制結構。所謂縱向電光調制是指只有與探測光平行的被測電場分量才能對探測光起調制作用，而橫向電光調制是指只有與探測光垂直的被測電場分量才能對探測光起調制作用。從被測器件材料上區分，又可以分為內部電光檢測技術和外部電光檢測技術。內部電光檢測又叫直接電光檢測技術[B.H.Kolner?and?D.M.Bloom，Electron.Lett.，20，818-819(1984)]，是指被測器件的襯底本身就是電光晶體，如GaAs，GaP，InP等，直接將探測光束聚焦到被測器件的測量點處，被測點處的電信號就可以通過電光效應改變探測光束的偏振態。而外部電光檢測技術又叫間接電光檢測技術[T.Nagatsuma，T.Shibata，E.Sano?and?A.Iwata.J.Appl.Phys.，66(9)：4001(1989).]，是指用某種電光材料制作成電光探頭，將電光探頭接近被測器件的表面，使得電光探頭浸在被測器件的泄漏場中，從而產生電光效應。于是當探測光束在電光探頭中傳播時，其偏振態將發生改變。外部電光檢測技術可以用于測量各種襯底的電子器件的電場分布，因而更具普遍性。

由于線性電光效應的響應時間非常快，一般約為1飛秒(10^-15s)，電光取樣技術的時間分辨率主要由超短光脈沖的脈寬決定，因此它有極高的時間分辨率。并且由于采用了差動放大器、鎖相放大器及信號平均儀等微弱信號檢測設備，系統具有很高的電壓靈敏度。

電光檢測系統的空間分辨率主要由探測光束聚焦光斑的大小決定，由于受到衍射極限的限制，聚焦光斑的半極大全寬度直徑最小約為探測光波長的一半。對于縱向電光調制結構而言，其空間分辨率一般為1-3μm左右[K.Y.Lau?and?I.Ury，Appl.Phys.Lett.，46，1117(1985).]。而對于橫向調制，其空間分辨率一般為8-15μm左右[Q.Chen?and?X.-C.Zhang，Appl.Phys.Lett.，74(23)：3435(1999).]。因此，這就限制了電光檢測技術在具有亞微米結構的電子器件測量方面的應用，如超大規模、特大規模集成電路的檢測就需要具有亞微米、深亞微米的空間分辨能力。如何有效提高電光檢測技術的空間分辨率就成為亟待解決的問題。