[發明專利]一種micro LED芯片的顯微拉曼結合光致發光檢測裝置及其方法

有效

• 申請號: 202010366912.6
• 申請日: 2020-04-30
• 公開（公告）號: CN111443073B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 陳志忠;潘祚堅;焦飛;張樹霖;康香寧;陳怡帆;詹景麟;陳毅勇;聶靖昕;沈波
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/64
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種micro LED芯片的顯微拉曼結合光致發光檢測裝置，其特征在于，采用斯托克斯拉曼結合熒光測量或者采用反斯托克斯拉曼結合熒光測量，所述micro LED芯片的顯微拉曼結合光致發光檢測裝置包括：激光器、第一空間濾波器、多面棱鏡、第一分束片、掃描振鏡、物鏡、XYZ三維高速樣品臺、控制系統、光路切換裝置、目鏡、CCD攝像機、第二空間濾波器、縱向柱透鏡、橫向柱透鏡、第二分束片和多通道光譜儀；其中，控制系統分別連接至激光器、光路切換裝置、掃描振鏡、CCD攝像機、XYZ三維高速樣品臺和多通道光譜儀；多通道光譜儀包括第一通道和第二通道；第一通道包括第一棱鏡分光計和第一CCD面陣探測器，第二通道包括第二棱鏡分光計和第二CCD面陣探測器；激光器發出平行的激發光，激發光的波長小于其激發樣品產生的熒光波長20～40nm，或者激發光的波長小于其激發樣品產生的熒光波長20nm以內；激發光經第一空間濾波器去除雜散光，經多面棱鏡變成多束角度不同的平行光，經第一分束片后再通過掃描振鏡，由物鏡聚焦，形成多個一維排列的光斑；micro LED芯片陣列作為樣品放置在XYZ三維高速樣品臺上；一維排列的光斑陣列的激發光以布儒斯特角入射到樣品上，平行于偏振面的激光全部透射進入樣品，減少了反射光的損耗，從而激發拉曼光，并且光致發光產生熒光，一維排列的光斑陣列同時照射到多個micro LED芯片單元上，產生的拉曼光和熒光也為一維排列的光斑陣列；熒光和拉曼光進入物鏡，再經過掃描振鏡和第一分束片后，通過光路切換裝置控制，由目鏡收集進入至CCD攝像機，觀察樣品的表面形態；或者，熒光和拉曼光通過光路切換裝置控制，經過第二空間濾波器濾除雜散光后，依次經過縱向柱透鏡和橫向柱透鏡對光斑進行整形，變成矩形的光斑，經第二分束片分成方向不同的兩束光，之后兩束光分別進入多通道光譜儀的第一通道和第二通道；第一束光經第一棱鏡分光計進行分光，只保留熒光，并由第一CCD面陣探測器接收；熒光為一維排列的光斑陣列，第一CCD面陣探測器為二維排列的像素，熒光的每一個光斑分別對應CCD面陣探測器的一列像素，將光斑按照波長分開，不同的波長對應至這一列像素的不同位置上，得到熒光的每一個波長以及對應的亮度信息，從而得到對應的micro LED芯片單元的掃描位置的熒光光譜，第一CCD面陣探測器同時得到多個對應的micro LED芯片單元的掃描位置的熒光光譜；對于激發光的波長小于其激發樣品產生的熒光波長20～40nm，則采用斯托克斯拉曼結合熒光測量，第二束光經第二棱鏡分光計進行分光，只保留斯托克斯拉曼光，由于激發光的波長小于其所激發樣品產生的熒光的波長20～40nm，同時斯托克斯拉曼光的波長在激發光波長的30nm以內，因此能夠將熒光與斯托克斯拉曼光的光譜分開，由第二CCD面陣探測器接收；或者，對于激發光的波長小于其激發樣品產生的熒光波長20nm以內，則采用反斯托克斯拉曼結合熒光測量，第二束光經第二棱鏡分光計進行分光，只保留反斯托克斯拉曼光，由于激發光的波長小于其激發樣品產生的熒光波長，同時反斯托克斯拉曼光的波長小于激發光波長，從而能夠將熒光與反斯托克斯拉曼光的光譜分開，由第二CCD面陣探測器接收；拉曼光為一維排列的光斑陣列，第二CCD面陣探測器為二維排列的像素，拉曼光的每一個光斑分別對應CCD面陣探測器的一列像素，將光斑按照波長分開，不同的波長對應至這一列像素的不同位置上，得到拉曼光的每一個波長的強度和亮度，從而得到對應的micro LED芯片單元的掃描位置的拉曼光光譜，第二CCD面陣探測器同時得到多個對應的micro LED芯片單元的掃描位置的拉曼光光譜；通過控制掃描振鏡，一維排列的光斑陣列的激發光完成所對應的多個micro LED芯片單元的掃描，進一步控制掃描振鏡，一維排列的光斑陣列的激發光完成micro LED芯片陣列的一幀的掃描，然后控制XYZ三維高速樣品臺，實現對microLED芯片陣列的下一幀的掃描，從而完成對micro LED芯片陣列的掃描，得到micro LED芯片陣列的熒光光譜和拉曼光譜，通過熒光光譜得到光學性質，通過拉曼光譜得到電學性質，并根據光學性質和電學性質對micro LED芯片陣列進行分類。

2.如權利要求1所述的micro LED芯片的顯微拉曼結合光致發光檢測裝置，其特征在于，所述第一空間濾波器包括第一透鏡、第一濾光狹縫和第二透鏡；平行的激發光由第一透鏡匯聚至第一濾光狹縫處，第一濾光狹縫去除雜散光，再經第二透鏡匯聚成平行光出射。