[發明專利]鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統

在審

• 申請號: 202011497272.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112730240A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 狄大衛;幸世宇;連亞霄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/64;G01N21/65
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統，其特征在于：包括連續激光器、脈沖激光器、拉曼激光器、短波發光二極管、空間光、FC接口導軌、FC接口、光纖、積分球觀察窗、積分球、器件固定座、三維平移臺、電源線、器件光致發光與電致發光示意圖、吉時利源表、脈沖電源、半導體特性分析儀、FC接口座、光纖、濾光片、光纖、光譜儀、數據線、電腦、電腦控制三維平移臺的信號線、電腦控制電源的信號線，濾光片，光電探測器；

連續激光器：作為熒光量子產率測試所使用的光源，其波長為405 nm，常用功率范圍覆蓋0.1 ~ 500 mW，滿足變激發強度測量PLQY的要求；

脈沖激光器：用作高激發功率的瞬態泵浦光源，其主要特點為最高功率10 W，最窄單脈沖脈寬100 fs，最高單脈沖能量200 uJ，最小重頻1Hz，波長在200 ~ 1000 nm范圍內連續可調；

拉曼激光器：作為拉曼光譜測試的必備光源，主要特性在于線寬極窄的單縱模激光，并且需要優異的光譜穩定性和功率穩定性；

短波長發光二極管光源：用來為鈣鈦礦半導體材料的PL光譜測試提供光源，選用峰值波長為405 nm的深藍光發光二極管；

積分球系統：集成了一個積分球、集成了多個FC光纖接口、多個線纜接口、一個觀察窗、一個器件固定座及一個三維平移臺；多個FC光纖接口用于引入光源系統產生的光子并導出鈣鈦礦半導體LED器件所產生的光子；多個線纜接口用于從源表引入驅動鈣鈦礦半導體LED器件的電纜線；觀察窗用以確定激發光斑在樣品上的激發區域且能夠觀察LED器件工作時的發光狀態，該觀察窗可與CCD連接集成；器件固定座用于固定和連接完成封裝后的鈣鈦礦半導體LED器件，并且根據不同的器件封裝方式更換不同的引腳座，不同的引腳座由螺絲固定在器件固定座上；三維平移臺用于在XYZ三維尺度上對底座上的鈣鈦礦半導體LED器件進行平移，可以調整激發光斑在鈣鈦礦半導體材料上的激發位置；

光譜儀系統：包括了兩套不同的光譜探測裝置，第一套用于探測鈣鈦礦半導體LED器件的熒光信號，第二套用于探測鈣鈦礦半導體LED器件中功能層材料的拉曼信號，兩套探測裝置都需要用到光纖、濾光片/衰減片安裝座；

電源系統：包括三套不同的設備源表吉時利2400、脈沖電源AVTECH AV1015B以及半導體分析儀吉時利4200；測量鈣鈦礦半導體LED器件電流電壓特性、電壓亮度特性以及電流-外量子效率特性時由吉時利2400供電，其電流、電壓動態范圍分別為10 pA到10 A, 10 uV到1100 V，準確度可以達到0.012%；脈沖電源AVTECH AV1015B用于研究鈣鈦礦半導體LED器件再脈沖電壓驅動下的工作特性，AVTECH AV1015B能夠提供超過100 V的脈沖電壓，最高的單脈沖輸出功率能夠達到12.5 W，脈沖信號的上升沿寬度小于7 ns下降沿寬度小于4ns，在100V輸出時最多可以實現1 MHz重頻；

電腦主機系統承擔對各個子系統進行通訊及指令控制，通過對各個子系統發送指令，可控制各個子系統的工作狀態。

2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統，其特征在于：拉曼激光器需要使用到兩種不同波長的拉曼激光器，分別為峰值在980 nm和364 nm的單模激光器，光譜線寬0.2 nm；980 nm的激光器用于紅光以及紅外鈣鈦礦材料的拉曼測試，由于拉曼效應強度與波長的四次方成反比，因此在使用980 nm的激光器作為拉曼光源時需要更高的功率，這里需要功率1 ~ 800 mW連續可調。

3.根據權利要求1所述的鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統，其特征在于：

系統初始化流程：光源、需要用到的電源、需要測試的內容，檢測正常后，執行與光譜儀模塊的指令交互，檢測正常后，執行與光源模塊的指令交互，檢測正常后，與電源模塊進行指令交互，檢測正常后，將初始化信息顯示到人機交互界面，方便工作人員查看。