[實(shí)用新型]一種基于掃描探針顯微鏡的原位光電測(cè)試系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202222501104.3
• 申請(qǐng)日: 2022-09-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN218122019U
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李洋;劉躍;趙守鑫;孫昭媛;甄良;徐成彥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01Q60/00
• 分類號(hào): G01Q60/00;G01Q60/24;G01Q60/38
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種基于掃描探針顯微鏡的原位光電測(cè)試系統(tǒng)，涉及一種原位光電測(cè)試系統(tǒng)。本實(shí)用新型是要解決目前近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡只能用于收集光束獲得材料的光譜信息，缺少捕捉微弱電流信號(hào)的功能，不能對(duì)激光誘導(dǎo)的電荷產(chǎn)生和輸運(yùn)性能進(jìn)行測(cè)試，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高分辨率下光電性質(zhì)的測(cè)量的技術(shù)問(wèn)題。本系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)組成，即掃描探針顯微鏡系統(tǒng)和引光系統(tǒng)；其中掃描探針顯微鏡系統(tǒng)能夠用于表面形貌成像，表面電勢(shì)分布成像，表面導(dǎo)電率成像；引光系統(tǒng)能夠引入激光聚焦在樣品表面激發(fā)，收集激光光斑的位置信息，激光聚焦位置可以精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)，激光可選，激光功率可調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種原位光電測(cè)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)

掃描探針顯微鏡可以在超高空間分辨下實(shí)現(xiàn)對(duì)材料形貌、力學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等物理性質(zhì)的測(cè)量，對(duì)材料科學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)等多個(gè)學(xué)科的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。而需要指出的是，目前商用的掃描探針顯微鏡均無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)材料及器件納米尺度下光學(xué)及光電性質(zhì)的表征，從而限制了其在光電器件領(lǐng)域的應(yīng)用，例如其無(wú)法揭示太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、光探測(cè)器在納米尺度分辨下光生載流子行為特征(如產(chǎn)生、遷移、擴(kuò)散等)及其對(duì)器件性質(zhì)的影響等。盡管近十年來(lái)興起的近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡可以實(shí)現(xiàn)高空間分辨下材料光學(xué)性質(zhì)(如拉曼光譜、光致發(fā)光光譜)的測(cè)量，但是受限于系統(tǒng)本身只能用于收集光束獲得材料的光譜信息，缺少捕捉微弱電流信號(hào)的功能，不能對(duì)激光誘導(dǎo)的電荷產(chǎn)生和輸運(yùn)性能進(jìn)行測(cè)試，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高分辨率下光電性質(zhì)(如光生載流子遷移、光電流分布、電勢(shì))的測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型是要解決目前近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡只能用于收集光束獲得材料的光譜信息，缺少捕捉微弱電流信號(hào)的功能，不能對(duì)激光誘導(dǎo)的電荷產(chǎn)生和輸運(yùn)性能進(jìn)行測(cè)試，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高分辨率下光電性質(zhì)的測(cè)量的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種基于掃描探針顯微鏡的原位光電測(cè)試系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的基于掃描探針顯微鏡的原位光電測(cè)試系統(tǒng)是由掃描探針顯微鏡系統(tǒng)和引光系統(tǒng)組成；

所述的掃描探針顯微鏡系統(tǒng)是由微懸臂梁1及其前端的導(dǎo)電納米探針2、第一激光器3、收集光束的光探測(cè)器4、控制系統(tǒng)5、樣品臺(tái)6、信號(hào)處理系統(tǒng)7和顯示器8組成；

控制系統(tǒng)5的信號(hào)輸出端分別與微懸臂梁1、導(dǎo)電納米探針2、樣品臺(tái)6和信號(hào)處理系統(tǒng)7的信號(hào)輸入端連接；信號(hào)處理系統(tǒng)7的信號(hào)輸出端與顯示器8的信號(hào)輸入端連接；光探測(cè)器4的信號(hào)輸出端與控制系統(tǒng)5的信號(hào)輸入端連接；導(dǎo)電納米探針2位于樣品臺(tái)6的上方；

所述的引光系統(tǒng)是由第二激光器9、鹵素?zé)?0，衰減片11、反射鏡12、第一分光鏡13、長(zhǎng)焦物鏡14、位移臺(tái)15、控制器16、第二分光鏡17和成像系統(tǒng)18組成；第二激光器9、鹵素?zé)?0，衰減片11、反射鏡12、第一分光鏡13和長(zhǎng)焦物鏡14均設(shè)置在位移臺(tái)15上；

控制器16的的信號(hào)輸出端與位移臺(tái)15的信號(hào)輸入端連接；第二激光器9發(fā)射的激光依次通過(guò)衰減片11、第一分光鏡13透射、長(zhǎng)焦物鏡14、第二分光鏡17的反射從樣品臺(tái)6的下方聚焦在載有樣品的透明基底上；鹵素?zé)?0發(fā)射的白光依次通過(guò)反射鏡12、第一分光鏡13的反射、長(zhǎng)焦物鏡14、第二分光鏡17的反射從樣品臺(tái)6的下方聚焦在載有樣品的透明基底上；從樣品表面反射后的激光和白光經(jīng)過(guò)第二分光鏡17透射到成像系統(tǒng)18上。

本實(shí)用新型中控制系統(tǒng)5能夠控制導(dǎo)電納米探針2和樣品臺(tái)6的位移，控制系統(tǒng)5作為傳輸通道將反饋信號(hào)傳輸至信號(hào)處理系統(tǒng)7；

本實(shí)用新型中引入激光(第二激光器9產(chǎn)生的)和白光(鹵素?zé)?0產(chǎn)生的)，激光可以通過(guò)衰減片11實(shí)現(xiàn)激光功率可調(diào)，然后依次通過(guò)反射鏡12、第一分光鏡13、長(zhǎng)焦物鏡14和第二分光鏡17后聚焦在樣品表面；

通過(guò)控制器16能夠精準(zhǔn)地控制固定在位移臺(tái)15上的聚焦光路在X、Y、Z三個(gè)方向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)激光聚焦在樣品表面不同的位置；