[發明專利]一種近場熱反射測量裝置

有效

• 申請號: 201811340304.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109444212B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 劉珠明;王大正;孫方遠;鄭利兵;殷伯華;韓立
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

本發明實施例提供了一種近場熱反射測量裝置，該近場熱反射測量裝置包括：激光發生器、光束校正系統、近場測量系統和計算機；激光發生器發射激光信號至光束校正系統；光束校正系統對激光信號的方位進行校正，并將校正后的激光信號傳輸至近場測量系統；近場測量系統根據校正后的激光信號得到表征待測樣品的熱物性信息的電信號，并將電信號傳輸至計算機；計算機根據電信號和預先存儲的激光信號的光強得到待測樣品的熱物性信息。通過實施本發明，不僅能夠減小環境震動的影響，還能減除由各個光學元器件本身不穩定性帶來的對光束傳輸方位的影響，保證了近場熱反射測量裝置的可靠性和準確度。

技術領域

本發明涉及熱導率測試技術領域，具體涉及一種近場熱反射測量裝置。

背景技術

隨著微電子/光電子等器件特征尺度的減小、集成度的提高和運行速度的增加，器件/芯片中產生的單位熱損失日益嚴重，溫升加快，熱點溫度上升，嚴重影響器件/芯片的性能和可靠性。為此，需要合理的熱設計和材料、電路布局是將器件快速產生的熱有效導出，對構成器件的多層微納米薄膜和結構的熱物性的測量是實現這一目的的關鍵一步。

采用近場光學顯微鏡(SNOM)的近場熱反射測量裝置，利用納米尺度的光學探針在距離樣品表面幾個納米的近場區掃描，可以獲得幾十納米的超高空間分辨，基于近場技術的熱反射測量方法可以在橫向獲得納米級的測量精度，由于近場探針孔尺寸很小，為了實現準確測量，要求入射激光束與近場探針具有很好的對準精度，即要求光束具有很好的穩定性，并且在進入近場探針時保持良好的位置和角度。而由于該裝置存在很多導致光束不穩定的因素，比如激光器本身的不穩定性，光束傳遞系統中光機元件的不穩定性，外界溫度、噪聲以及震動的影響等，這些不穩定因素使得近場熱反射測量裝置中抽運光和探測光在運行過程中偏離預設光軸，不能進入或只是部分進入近場探針孔，難以保障近場熱反射測量裝置的可靠性和準確度。

現有的熱反射測量裝置通過將光學組件置于氣浮等減震光學平臺上，但是這種方法的主要作用是減小環境震動的影響，不能減除由各個光學元器件本身不穩定性帶來的對光束傳輸方位的影響。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提出了一種近場熱反射測量裝置，用以解決現有熱反射測量裝置只能減小環境震動的影響，不能減除由各個光學元器件本身不穩定性帶來的對光束傳輸方位的影響的問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明第一方面，提供了一種近場熱反射測量裝置，所述近場熱反射測量裝置包括：激光發生器、光束校正系統、近場測量系統和計算機；所述激光發生器發射激光信號至所述光束校正系統；所述光束校正系統對所述激光信號的方位進行校正，并將校正后的激光信號傳輸至所述近場測量系統；所述近場測量系統根據所述校正后的激光信號得到表征待測樣品的熱物性信息的電信號，并將所述電信號傳輸至所述計算機；所述計算機根據所述電信號和預先存儲的所述激光信號的光強得到所述待測樣品的熱物性信息。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，所述光束校正系統包括：反射鏡、分束器和位置傳感器；所述反射鏡對所述激光信號進行反射，并將反射后的激光信號傳輸至所述分束器；所述分束器對所述反射后的激光信號進行分光，并將所述分束器反射的激光信號傳輸至所述位置傳感器；所述位置傳感器接收所述分束器反射的激光信號，得到所述分束器反射的激光信號的位置信息，并將所述位置信息傳輸至所述計算機；所述計算機將所述位置信息與預設位置信息進行對比，根據對比結果調整所述反射鏡的方位。

結合第一方面第一實施方式，在第一方面第二實施方式中，所述光束校正系統還包括：光電探測器；所述光電探測器對所述校正后的激光信號進行監測，得到所述校正后的激光信號的光強，并將所述校正后的激光信號的光強傳輸至所述計算機；所述計算機根據所述校正后的激光信號的光強對所述預先存儲的所述激光信號的光強進行修正。