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网站首页    Mstarter系列    MStarter 200 光电流扫描测试显微镜
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MStarter 200 光电流扫描测试显微镜

超快器件响应时间测试,光电流空间扫描测试,自动参数扫描测试软件,光电屏蔽测试环境,多种可选光源

       MStarter 200 光电流扫描测试显微镜适用于复杂光电器件测试表征,系统配有光电屏蔽罩壳,高稳定度显微镜,高精度扫描系统,搭配Metatest Suite测试系统,可以自动进行包含光谱,稳态光电流,瞬态光电流,转移曲线,输出曲线等多种测试以及光电流扫描测试。

       针对小型光电器件, MStarter200 在光路和控制上做了专门优化,可以使用紫外到近红外激光器,氙灯,LED 等一系列光源,并且通过不同的光路附件实现从小于1微米点聚焦到毫米级均匀光斑的不同激发方式。MStarter 200 固定的显微光路设计,可以使用自由空间输出激光,方便采用超快激光,深紫外激光等特殊光源进行测试。独有的多种光电流扫描技术不仅可以避免长时间测试中暗电流偏移造成的偏差,还可以兼容直流和交流光电流扫描,开路电压扫描等多种扫描方式。

       MStarter 200 还拥有众多配置选项,包括光致发光光谱(PL),拉曼光谱,电致发光光谱(EL),吸收光谱等测试模块。

 

主要技术参数*

探针座 4个,探针直径5微米,使用三同轴电缆连接
样品台 XYZR四轴位移功能,带真空样品吸附,可以快速抽出
扫描平台 XY方向行程各100微米,定位精度20nm,最小步长50nm,光电流扫描支持直流直接扫描,光电流/暗电流同时扫描以及交流光电流扫描
显微镜 2倍,5倍,10倍,20倍,505个物镜以及11-5mm光圈
激光器 标配405nm520nm635nm单模保偏激光器,可以选配450nm488nm505nm650nm激光,激光可以进行模拟和数字调制,调制带宽大于100kHz
激光照明光路 匀强光斑照明模块,光斑直径8-200微米;聚焦光斑照明模块,光斑直径约1微米
光电测试系统 包含源表,前置放大器,信号发生器,示波器等硬件以及Metatest Suite测试软件包,电流测试分辨率100fA,最大电压±200V,瞬态光电流测试系统上升沿/下降沿50μs1nA电流),2μs(大于100nA电流)
选配功能 荧光光谱测试模块(405nm激发),吸收光谱测试模块,偏振测试模块,电致发光光谱测试模块,氙灯模块,紫外/红外无色差光路模块

* 详细参数请下载详细配置文件

 

MStarter 200结构设计

高稳定性显微镜支架设计

 

       探针台体,包含4个探针底座,样品台可以沿XYZR四轴移动,方便控制测量位置。样品通过真空吸附底盘吸附在样品台上,样品台可以快速抽出更换样品。超长工作距离物镜在使用中不会干扰到探针的操作。

 

       MStarter 200采用高稳定性显微镜支架设计,适合长时间稳定测试。使用50 倍物镜观察样品,3小时以上没有可见变化。

       5片颜色滤光片可以改变照明光的颜色,使得不同波长的激光都可以准确聚焦于样品表面。

 

如果使用白色照明光源并且调节405nm激光到光斑尺寸最小,因为成像光路具有色差,实际激光并未聚焦于样品表面,光电流扫描效果较差,如图b所示。但是如果使用紫色照明光源调节405nm激光聚焦,由于照明光源和激光波长相近,可以弥补成像系统的色差,从而使得激光准确聚焦于样品表面,得到高分辨的光电流扫描图像,如图d所示。

 

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       层叠式光路设计,结构稳定,扩展性强。添加模块只需要抬升高度,非常方便。

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       封闭式罩壳设计,完全屏蔽环境光的干扰。

 

光电流测试功能

光斑类型(a)匀化照明光斑,(b)激光照明光斑

 

       MStarter 200 同时提供两种不同照明光斑类型。匀化照明模块将激光转化为均匀的小光斑照射在样品上,并且提供白色LED作为指示灯指示激光照射位置。均匀的光斑也方便计算测试中的光功率密度。MStarter 200最小可以提供直径8微米的均匀光源。聚焦照明光斑则将激光直接聚焦在样品表面形成微小的高斯光斑,光斑尺寸约1微米,可以定位在指定的位置激发样品,也用来进行光电流扫描。

光电流扫描测试(a)明场,(b)对应区域扫描图

 

       利用高精度压电位移台,MStarter200可以在最大100微米的范围内进行定位精度高达20nm的扫描,由于光斑尺寸在1μm左右,光电流扫描空间分辨率也为1μm。在光电流扫描过程中,由于器件本身的变化或者空气的干扰,暗电流同样会随时间变化。如果器件的光响应较弱,扫描过程中暗电流的变化可能和光电流是相同量级的,造成图像模糊无法使用。Metatest Suite通过控制激光器开关,在每一个数据点分别测量光电流和暗电流。由于在每一个数据点的两次测试时间间隔很短,暗电流变化很小,因此可以准确的测量得到器件的光电流的数值,从而得到高分辨率的光电流扫描图像。选配锁相放大器进行光电流扫描同样可以避免暗电流波动造成的影响。

       Metatest Suite软件包将所有系统中的测试设备统一控制,并且可以尽心最多4个(2组)参数的参数扫描,从而可以一次性测量不同光强,不同电压下的光电流曲线。

测试示例 (a)变光强测输出曲线,(b)固定光强测转移曲线,   (c)光响应测试,(d)变光强测开关比

 

连续可调光源

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       mXenon氙灯模块采用了无色差光学系统,从而保证了紫外到红外一致的光谱分辨率以及更高的紫外光强,240-700 nm波段光功率密度均大于20 mW/cm2(光斑尺寸13.3 μs)。光学优化的快门和斩波器可以提供高速的开关速度(快门打开/关闭时间900 μs,斩波器打开/关闭时间1kHz20 μs)。

a300nm500nm闪耀光栅不同波长下的光功率密度,(b300nm500nm闪耀光栅的不同波长下的光谱,(c)斩波器开关速度,(d)快门开关速度

       电动衰减片轮除了可以通过软件调整输出光强,更具有恒功率输出模式,自动根据输出光波长调整光强,生成功率固定的照明光源。利用恒功率的光源,可以测量样品在指定光强下的响应率以及样品在不同波长激发下的I-V曲线。

(a)恒功率输出模式,在波长250-1100nm下,固定照明光功率密度15mW/cm2,输出功率稳定性3%,输出曲线和在波长350-650nm下,固定照明光功率密度50mW/cm2,功率稳定性1%。照明范围直径13微米,(b)在固定照明光功率密度15mW/cm2下测得硅探测器响应率曲线图(红线),蓝线为参考值,(c)不同波长下的I-V曲线

 

电致发光测试功能

       选配电致发光光谱模块可以测量样品的电致发光光谱,制冷型的背照CCD型光谱仪有着灵敏的光响应,可以测量样品的微弱发光,测量范围300-1000nm。在Metatest Suite软件包中,可以自动扫描样品的激发电压并且测量发光光谱。使用光电探测器可以在微秒尺度上测量样品发光的响应速度,根据样品的灵敏程度可以选择硅探测器或者PMT探测器测量样品发射的光强。

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电致发光测试 (a) 为器件测试环境照片,(b)利用指示光纤显示了光谱测试位置,

           (c) 样品不同偏压下电致发光光谱,(d)电致发光的瞬态特性

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