[發明專利]雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 201710150530.8
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN107091822B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 胡小波;陳少強;翁國恩
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

1.一種雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置，其特征在于，包括：第一激光光源(1)、第二激光光源(2)、半導體樣品(3)、第一透鏡(4)、第一分光片(5)、第二分光片(6)、反射鏡(7)、第一濾光片(8)、第二濾光片(9)、第二透鏡(10)、單色儀(11)、光電探測器(12)和計算機(13)；所述第一激光光源(1)經過第一分光片(5)至所述第一透鏡(4)從而聚焦至所述半導體樣品(3)表面，用于激發半導體樣品(3)的光致發光；所述第二激光光源(2)經過第二分光片(6)至所述第一透鏡(4)從而聚焦至所述半導體樣品(3)表面，用于使所述半導體樣品(3)材料內的深能級缺陷電子態飽和；

所述第一濾光片(8)置于單色儀(11)入射狹縫前，用于濾掉第一激光光源(1)的激發光源光譜；

所述第二濾光片(9)置于單色儀(11)入射狹縫前，用于濾掉第二激光光源(2)的激發光源光譜；

所述第二透鏡(10)用于聚焦收集的光致發光信號至單色儀(11)的入射狹縫內；

所述單色儀(11)用于掃描波長范圍收集的光致發光信號的光譜；

所述光電探測器(12)用于檢測單色儀(11)從出射狹縫出射的光致發光光譜；

所述計算機(13)與光電探測器(12)的輸出相連，讀取光致發光光譜。

2.如權利要求1所述的雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置，其特征在于，所述第一激光光源(1)的波長處于為300nm-2000nm范圍內，光譜半高寬范圍為0.01nm-10nm，且光子能量大于所述半導體樣品(3)的禁帶寬度。

3.如權利要求1所述的雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置，其特征在于，所述第二激光光源(2)的波長處于為300nm-2000nm范圍內，光譜半高寬范圍為0.01nm-10nm，且光子能量可調，光子能量與所述半導體樣品(3)內的任一深能級缺陷能級與價帶的能量間隔相同；所述第一激光光源(1)輸出的激光波長和光子能量小于所述第二激光光源(2)。

4.如權利要求1所述的雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置，其特征在于，所述第一濾光片(8)僅濾掉所述第一激光光源(1)的激發光源光譜，濾光波長范圍處于為300nm-2000nm范圍內，濾光光譜半寬為0.01nm-10nm。

5.如權利要求1所述的雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置，其特征在于，所述第二濾光片(9)僅能夠濾掉所述第二激光光源(2)的激發光源光譜，濾光波長范圍處于為300nm-2000nm范圍內，濾光光譜半寬為0.01nm-10nm。

6.如權利要求1所述的雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置，其特征在于，所述單色儀(11)光柵覆蓋所述半導體樣品(3)的光致發光光譜范圍。

7.如權利要求1所述的雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的裝置，其特征在于，所述光電探測器(12)光譜響應范圍覆蓋所述半導體樣品(3)的光致發光光譜范圍。

8.一種利用如權利要求1-7之任一項所述檢測裝置的雙光源激發光致發光檢測半導體缺陷的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：利用第一激光光源(1)經過第一分光片(5)至第一透鏡(4)從而聚焦至半導體樣品(3)表面，用于激發半導體樣品(3)的光致發光；

步驟二：利用光電探測器(12)檢測單色儀(11)出射狹縫出射的僅由所述第一激光光源(1)照射半導體樣品(3)導致的光致發光光譜；

步驟三：利用所述第二激光光源(2)經過第二分光片(6)至第一透鏡(4)從而聚焦至半導體樣品(3)表面，與步驟一所述第一激光光源(1)聚焦至半導體樣品(3)表面的位置相同，用于使半導體樣品(3)材料內的深能級缺陷電子態飽和；

步驟四：利用光電探測器(12)檢測所述單色儀(11)出射狹縫出射的由所述第一激光光源(1)和所述第二激光光源(2)同時照射所述半導體樣品(3)導致的光致發光光譜；

步驟五：對比步驟三與步驟四測量的光致發光光譜強度，如果步驟四測量的光譜強度大于步驟三測量的光譜強度，說明所述半導體樣品(3)內與所述第二激光光源(2)光能量對應的深能級缺陷為有效的載流子復合中心，如果如果步驟四測量的光譜強度等于步驟三測量的光譜強度，說明說明所述半導體樣品(3)內與所述第二激光光源(2)光能量對應的深能級缺陷不是有效的載流子復合中心。