[發(fā)明專利]鈣鈦礦半導(dǎo)體LED的多功能集成化在線測試系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011497272.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112730240A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 狄大衛(wèi);幸世宇;連亞霄
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 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(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種鈣鈦礦半導(dǎo)體LED的多功能集成化在線測試系統(tǒng)，其特征在于：包括連續(xù)激光器、脈沖激光器、拉曼激光器、短波發(fā)光二極管、空間光、FC接口導(dǎo)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(fā)光與電致發(fā)光示意圖、吉時利源表、脈沖電源、半導(dǎo)體特性分析儀、FC接口座、光纖、濾光片、光纖、光譜儀、數(shù)據(jù)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(xù)激光器：作為熒光量子產(chǎn)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(fā)強(qiáng)度測量PLQY的要求；

脈沖激光器：用作高激發(fā)功率的瞬態(tài)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(nèi)連續(xù)可調(diào)；

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(yōu)異的光譜穩(wěn)定性和功率穩(wěn)定性；

短波長發(fā)光二極管光源：用來為鈣鈦礦半導(dǎo)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(lán)光發(fā)光二極管；

積分球系統(tǒng)：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(tǒng)產(chǎn)生的光子并導(dǎo)出鈣鈦礦半導(dǎo)體LED器件所產(chǎn)生的光子；多個線纜接口用于從源表引入驅(qū)動鈣鈦礦半導(dǎo)體LED器件的電纜線；觀察窗用以確定激發(fā)光斑在樣品上的激發(fā)區(qū)域且能夠觀察LED器件工作時的發(fā)光狀態(tài)，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(dǎo)體LED器件，并且根據(jù)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(dǎo)體LED器件進(jìn)行平移，可以調(diào)整激發(fā)光斑在鈣鈦礦半導(dǎo)體材料上的激發(fā)位置；

光譜儀系統(tǒng)：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(dǎo)體LED器件的熒光信號，第二套用于探測鈣鈦礦半導(dǎo)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(tǒng)：包括三套不同的設(shè)備源表吉時利2400、脈沖電源AVTECH AV1015B以及半導(dǎo)體分析儀吉時利4200；測量鈣鈦礦半導(dǎo)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(tài)范圍分別為10 pA到10 A, 10 uV到1100 V，準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.012%；脈沖電源AVTECH AV1015B用于研究鈣鈦礦半導(dǎo)體LED器件再脈沖電壓驅(qū)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(dá)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(xiàn)1 MHz重頻；

電腦主機(jī)系統(tǒng)承擔(dān)對各個子系統(tǒng)進(jìn)行通訊及指令控制，通過對各個子系統(tǒng)發(fā)送指令，可控制各個子系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦半導(dǎo)體LED的多功能集成化在線測試系統(tǒng)，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(yīng)強(qiáng)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(xù)可調(diào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦半導(dǎo)體LED的多功能集成化在線測試系統(tǒng)，其特征在于：

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