正湮没寿命谱仪

SPM900 系列少子寿命成像测试仪原理说明非平衡少数载流子少数载流子的寿命是半导体材料的一个重要参数，也是评价半导体质量的一个指标。例如在光伏电池中，少子寿命决定了少子扩散长度， 决定了光吸收层、内建电场区域的厚度设计等重要的器件参数；载流子寿命也可以反映器件中杂质或者缺陷的影响，抑或是存在污染， 进行失效分析，对工艺过程进行优化。载流子的复合在一定温度下，处于热平衡状态的半导体材料，电子- 空穴对的产生和复合保持一种动态平衡，载流子浓度是一定的。然而，外界的作用会破坏这种热平衡，使其处于与热平衡相偏离的状态，随之改变的是载流子的浓度， 多于平衡值的载流子就是非平衡载流子。非平衡少数载流子也称也称少子，通常对于半导体器件的性能起到决定性的作用。当外界作用撤掉后，处于非平衡态的载流子会通过复合而产生衰减，直到载流子浓度恢复到之前的热平衡状态。载流子的复合方式可以分为三类：SRH 复合、辐射复合及俄歇复合（直接和间接）。(a) SRH 复合； (b) 辐射复合； (c) 直接俄歇复合；（d）间接俄歇复合少子寿命测试少子寿命的测量通常包括非平衡载流子的注入和检测两个方面，*常用的注入方法是光注入和电注入。对于间接带隙的半导体，常使用电注入或者微波光电导衰减的方法进行少子寿命测试，间接带隙半导体一般寿命较长， 为毫秒量级。而对于GaAs 这类的直接间隙半导体，复合的能量几乎全部以发光的形式放出，发光效率高，寿命较短（典型的寿命在10-8-10-9s），通常使用时间分辨光致发光光谱（TRPL）的方法来进行测试。激光扫描少子寿命成像测量仪SPM900当外界作用停止以后，少子的浓度（ΔC）随时间t 增长呈指数衰减的规律。由以下方程可知，少子的寿命为当少子浓度衰减到初始浓度1/e 时候所经历的时间。在辐射复合中，发光的强度与少子的浓度相关，因此可以通过检测发光的寿命来获得少子的寿命信息。当在显微镜上加载少子寿命测试模块，就可以得到微区下半导体器件的少子寿命分布信息，这对于微小型器件的研究及质量控制十分重要。激光扫描少子寿命成像仪基于时间相关单光子计数进行设计，包含显微镜主体，激光光源，光子计数检测器，单色仪以及自动XY 样品台等部分。位于显微镜上的激光光源用于样品的激发，通过控制样品台的移动，可以进行微区单点少子寿命测量和少子寿命成像。少子寿命成像测试应用外延ZnS 薄膜半导体本征带- 浅杂质复合半导体中施主- 受主对复合深能级复合III-V 族载流子杂质俘获过程研究非辐射中心的电子弛豫及复合机制研究半导体外延片缺陷和杂质检测测试软件控制测试界面测试软件的界面遵循“All In One”的简洁设计思路，用户可在下图所示的控制界面中完成采集数据的所有步骤：包括控制样品平移台移动，通过显微镜的明场光学像定位到合适区域，框选扫描区域进行扫描，逐点获得荧光衰减曲线，实时生成荧光图像等。数据处理界面功能丰富的荧光寿命数据处理软件，充分挖掘用户数据中的宝贵信息。可自动对扫描获得的FLIM 数据，逐点进行多组分荧光寿命拟合（组分数小于等于4），对逐点拟合获得的荧光强度、荧光寿命等信息生成伪彩色图像显示。3D 显示功能少子寿命测试案例MicroLEDMicroLED 显示技术是指以自发光的微米量级的LED 为发光像素单元，将其组装到驱动面板上形成高密度LED 阵列的显示技术， 在发光亮度、分辨率、对比度、稳定性、能量损耗等方面有很大优势，可以应用在AR/VR，可穿戴光电器件，柔性显示屏等领域。由于MicroLED 的尺寸在微米级别，因此需要在显微镜下进行检测。下图为使用少子寿命成像系统对直径为80 微米的MicroLED 微盘进行测试。单组分拟合，可以看到红圈中的污损位置，虽然影响发光强度，但对发光寿命没有影响钙钛矿测试钙钛矿属于直接带隙半导体材料，具有高光学吸收，高增益系数、高缺陷容忍度、带隙可调，制备成本低等优点，可以广泛应用在光子学与光电信息功能器件等领域，例如钙钛矿太阳能电池，钙钛矿量子点，钙钛矿LED 等材料的研究。对于钙钛矿中的载流子辐射复合的研究对于提供器件的光电转换性能有很大的帮助。以下示例为钙钛矿样品的少子辐射复合发光成像和寿命成像。图中可见此钙钛矿样品有两个寿命组分，且不同寿命组分的相对含量也可以从相对振幅成像图中很直观的看到。晶圆级大尺寸的少子寿命成像测试仪4、6、8 英寸晶圆样品测试，可在此基础上增加小行程电动位移台实现数百纳米至微米尺度的精细扫描显微尺度的少子寿命成像测试仪参数指标 系统性能指标：光谱扫描范围200-900nm*小时间分辨率16ps寿命测量范围500ps-1ms（具体视激光器而定）小尺寸空间分辨率≤ 1μm@100X 物镜@405nm 皮秒脉冲激光器大尺寸扫描可适用4 英寸、6 英寸、8 英寸样品配置参数：脉冲激光器375nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：30ps，平均功率1.5mW@50MHz405nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：25ps，平均功率2.5mW@50MHz450nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：50ps，平均功率1.9mW@50MHz488nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：70ps，平均功率1.3mW@50MHz510nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：75ps，平均功率1.1mW@50MHz635nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：65ps，平均功率4.3mW@50MHz660nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：60ps，平均功率1.9mW@50MHz670nm 皮秒脉冲激光器，脉宽：40ps，平均功率0.8mW@50MHz其他皮秒或纳秒脉冲激光器具体视材料及激发波长而定科研级正置显微镜落射明暗场卤素灯照明，12V，100W5 孔物镜转盘，标配明场用物镜：10×，50×，100×监视CCD：高清彩色CMOS 摄像头，像元尺寸：3.6μm*3.6μm，有效像素：1280H*1024V，扫描方式：逐行，快门方式：电子快门小尺寸扫描用电动位移台高精度电动XY 样品台，行程：75*50mm（120*80mm 可选），*小步进：50nm，重复定位精度＜ 1μm大尺寸扫描用电动位移台XY 轴行程200mm/250mm，单向定位精度≤ 30μm，水平负载：30Kg；光谱仪320mm焦距影像校正单色仪，双入口、狭缝出口、CCD出口，配置三块68×68mm大面积光栅， 波长准确度：±0.1nm，波长重复性：±0.01nm，扫描步距：0.0025nm，焦面尺寸：30mm(w)×14mm(h)，狭缝缝宽：0.01-3mm 连续电动可调探测器：制冷型紫外可见光电倍增管，光谱范围：185-900nm（标配，可扩展）光谱CCD( 可扩展PL mapping）低噪音科学级光谱CCD（LDC-DD），芯片格式：2000x256，像元尺寸：15μm*15μm,探测面：30mm*3.8mm，背照式深耗尽芯片，低暗电流，*低制冷温度-60℃ @25℃环境温度，风冷，*高量子效率值95%时间相关单光子计数器(TCSPC）时间分辨率：16/32/64/128/256/512/1024ps… … 33.55μs，死时间＜ 10ns，*高65535 个直方图时间窗口，瞬时饱和计数率：100Mcps，支持稳态光谱测试；OmniFlμo-FM 寿命成像专用软件控制功能：控制样品平移台移动，通过显微镜的明场光学像定位到合适区域，框选扫描区域进行扫描，逐点获得发光衰减曲线，实时生成发光图像等数据处理功能：自动对扫描获得的寿命成像数据，逐点进行多组分发光寿命拟合( 组分数小于等于4），对逐点拟合获得的发光强度、发光寿命等信息生成伪彩色图像显示图像处理功能：直方图、色表、等高线、截线分析、3D 显示等操作电脑品牌操作电脑，Windows 10 操作系统

近年来，钙钛矿型闪烁体及钙钛矿型 X 射线直接探测器被广泛研究及报道。在发光闪烁体层面，钙钛矿纳米晶闪烁体通过溶液即可制得，成本极低，且具备全色彩可调谐辐射发光的特点。在直接探测层面，铅卤钙钛矿材料因其具备较大的原子序数、高吸收系数等优点，在 X 射线直接探测领域同样表现出非常优异的性能。卓立汉光能够提供基于 X 射线的稳态发光光谱，荧光寿命，瞬态光谱以及 X 射线探测成像的相关测量方案。能够提供全套涵盖 X 射线激发源、光谱仪、稳态及瞬态数据处理、成像测量（CMOS 成像，单像素成像，TFT 面阵成像）、辐射剂量表、辐射安全防护等，辐射防护防护满足国标《低能射线装置放射防护标准》（GBZ115-2023）。如下陈述我们几种测量方案及相关配置明细( 一 ) 稳态光谱及荧光寿命采集基于皮秒 X 射线和 TCSPC 测量原理的方法纳秒脉冲 X 射线 稳态和寿命测量数据( 二 ) X 射线探测成像X 射线探测成像光路图X 射线探测成像及脉冲 X 射线实现光电流衰减测量TFT 集成的面阵 X 射线成像 成像测量结果( 三 ) 技术参数稳态光谱及荧光寿命采集基于皮秒X 射线和TCSPC 测量原理的方法包含：皮秒脉冲激光器、光激发X 射线管、TCSPC 或条纹相机。 由皮秒脉冲激光器激发“光激发X 射线管”发射出X-ray 作用于样品上，样品发射荧光，经光谱仪分光之后，由探测器探测光信号，数据采集器读取数据。皮秒X 射线测量荧光寿命原理图纳秒脉冲X 射线150KV 纳秒脉冲X 射线* 安全距离要求：a：3 米，b：6 米，c：30 米稳态和寿命测量数据NaI 样品在管电压50KeV，不同管电流激发下的辐射发光光谱 纳秒X 射线激发的荧光衰减曲线X 射线探测成像X 射线探测成像光路图X 射线探测成像及脉冲X 射线实现光电流衰减测量TFT 集成的面阵X 射线成像TFT 传感芯片规格TFT 读取系统规格成像测量结果 CMOS 成像实物图分辨率指标：TYP39 分辨率卡的X 射线图像。测试1mm 厚的YAG(Ce) 时，分辨率可以优于20lp/mm 手机充电头成像测试密码狗成像测试技术参数稳态X 射线激发发光测量光源 能量：4-50KV，功率：0-50W 连续可调，靶材：钨靶，铍窗厚度 200μm样品位置辐射剂量：0-25Sv/h光路透射和反射双光路，可切换 光谱范围200-900nm（可扩展近红外）监视器内置监视器方便观察样品发光，可拍照快门可控屏蔽快门，辐射光源最大功率下，关闭快门，样品位置辐射剂量小于10uSv/h辐射防护满足国标《X 射线衍射仪和荧光分析仪卫视防护标准》（GBZ115-2023）样品支架配备粉末、液体、薄膜样品架成像测量模块成像面积：直径20mm（可定制更大面积：120mm×80mm）成像耦合光路附件，样品测试夹具相机参数：颜色：黑白，分辨率：20MP, 5472 (H) x 3648 (V)，像元尺寸：2.4μm×2.4μm，量子效率：84%@495nm，暗电流：0.001e-/pixel/s，制冷温度：-15℃，成像分辨率：优于20lp/mm瞬态X 射线激发发光测量光源皮秒脉冲X 射线源纳秒脉冲X 射线源*405nm ps 激光二极管：波长：100Hz-100MHz 可调，峰值功率：400mW@ 典型值，脉冲宽度：100ps光激发X 射线光管：辐射灵敏度：QE10%（@400nm），靶材：钨，操作电压：40KV，操作电流：10μA@ 平均值，50μA@ 最大值 电压：150KV脉冲宽度：50ns重复频率：10Hz平均输出剂量率：2.4mR/pulse数据采集器TCSPC 计数器条纹相机（同时获得光谱和寿命）示波器瞬时饱和计数率：100Mcps 时间分辨率(ps)：16/32/64/128/256/512/1024/…/33554432通道数：65535死时间：＜ 10ns支持稳态光谱采集数据接口：USB3.0最大量程：1.08μs @16ps，67.1μs@1024ps， 2.19s@33554432ps 光谱测量范围：200-900nm时间分辨率：=5ps,( 最小档位时间范围+ 光谱仪光路系统)探测器：同步扫描型通用条纹相机ST10测量时间窗口范围：500ps-100us( 十档可选)工作模式：静态模式，高频同步模式以及 低频触发模式；系统光谱分辨率：0.2nm@1200g/mm单次成谱范围：=100nm@150g/mm静态（稳态）光谱采集，瞬态条纹光谱成像及荧光寿命曲线采集模拟带宽：500 MHz通道数：4+ EXT实时采样率：5GSa/s( 交织模式），2.5GSa/s( 非交织模式)存储深度：250Mpts/ch( 交织模式)，125 Mpts/ch( 非交织模式) 寿命尺度500ps-10μs100ps-100μs 100ns-50msX 射线探测成像 方式CMOS 成像单像素探测器TFT 集成的面阵探测器配置成像耦合光路附件，样品测试夹具相机参数：颜色：黑白分辨率：20MP, 5472 (H) x 3648 (V) 像元尺寸：2.4μm×2.4μm量子效率：84%@495nm暗电流：0.001e-/pixel/s制冷温度：-15℃XY 二维电动位移台：XY5050：行程：X 轴50mm，Y 轴50mm，重复定位精度1.5μm，水平负载4Kg；XY120120：行程：X 轴120mm，Y 轴120mm，重复定位精度3μm，水平负载20KgTFT 阵列传感芯片（可提供直接型和间接型芯片）：背板尺寸（H×V×T）：44.64×46.64×0.5 mm，有源区尺寸（H×V）：32×32mm，分辨率（H×V）：64×64， 像素大小：500×500μmTFT 读出系统：成像规格：解析度：64 行×64 列，数据灰阶：支持256 灰阶显示，数据通信方式：WIFI 无线通讯，数据显示载体：手机/ 平板（Android 9.0以上操作系统、6GB 以上运行内存）辐射剂量测定辐射计量表探测器：塑料闪烁体, Ø 30x15 mm连续长期辐射：50 nSv/h ... 10 Sv/h连续短期辐射：5 μSv/h ... 10 Sv/h环境剂量当量测量范围：10 nSv ... 10 Sv连续的短时辐射响应时间：0.03 s相对固有误差：连续和短期辐射：±15% 最大137 Cs 灵敏度：70 cps/(μSvh-1 )剂量率变化0.1 to 1 μSv/h 的反应时间 ( 精度误差 ≤ ±10%) 2 s全光产额测量方案 闪烁晶体的光产额（也称为光输出或光子产额）是指晶体在受到电离辐射（如γ 射线、X 射线或粒子）激发后，发射光子（通常是可见光）的数量。光产额通常以每单位能量沉积产生的光子数来表示，单位可以是光子/MeV。光产额是衡量闪烁晶体性能的重要参数之一，它是衡量闪烁体材料性能的重要指标之一，也直接关系到该材料在实际应用中的灵敏度和效率。常见的闪烁晶体包括碘化钠（NaI），碘化铯（CsI），和氧化镧掺铈（LaBr3）等。不同的晶体材料会有不同的光产额，这取决于其发光机制、能带结构、以及材料的纯度和缺陷等因素。研究闪烁体材料的光产额对于提高其性能、拓展其应用具有重要的意义。一些常见闪烁晶体的光产额值如下：碘化钠（NaI(Tl)）：约38,000 photons/MeV氯化铯（CsI(Tl)）：约54,000 photons/MeV氧化铈掺杂的氧化镧（LaBr3）：约63,000 photons/MeV钇铝石榴石掺杂铈离子（YAG:Ce）：约14,000 photons/MeV 光产额越高，意味着该晶体能够在相同的能量沉积条件下产生更多的光子，从而在探测器中生成更强的信号，通常也会导致更好的能量分辨率。卓立汉光提供一整套包含同位素源、屏蔽铅箱（被测器件及光路）、光电倍增管、高压电源、闪烁体前置放大器、谱放大器、多道分析仪及测试软件，实现闪烁体的光产额测量。同位素源Na-22（或 Cs-137 可选），屏蔽铅箱（被测器件及光路），充分保证测试人员安全 光电倍增管 光谱范围：160-650nm，有效面积：46mm 直径，上升时间：≤ 0.8ns 高压稳压电源 提供：0-3000V 闪烁体前置放大器 :上升时间＜ 60ns积分非线性≤ ±0.02%计数率：250 mV 参考脉冲的增益偏移 0.25%，同时应用 65,000/ 秒的 200 mV 随机脉冲的额外计 数速率，前置放大器下降时间：信号源阻抗为 1 MΩ，则下降时间常数为 50 μs 谱放大器高性能能谱，适合所有类型的辐射探测器（Ge、Si、闪烁体等） 积分非线性（单极输出）: 从 0 到 +10V0.025%噪声：增益 100 时，等效输入噪声 5.0uV rms；手动模式下，增益＞ 1000 时，等效输入噪声 4.5uV rms；或者自动模式下，增益 100 时，等效输入噪声 6.0uV rms温度系数（0 到 50° C）单极输出：增益为 +0.005%/'C，双极输出：增益为 +0.07%/'C，直流电 平为 +30μV/° C误差：双极零交叉误差在 50:1 动态范围内 ±3 ns增益范围：2.5-1500 连接可调，增益是 COARSE（粗调）和 FINE GAIN（微调增益）的乘积。单极脉冲形状：可用开关为 UNIPOLAR（单极）输出端选择近似三角形脉冲形状或近似高斯脉冲形状。配置专用 3kv 高压电源 2K 通道多道分析仪ADC: 包括滑动标度线性化和小于 2us 的死区时间，包括存储器传输 积分非线性 : 在动态范围的前 99% 范围内≤士 0.025%。 差分非线性 : 在动态范围的前 99% 范围内小于士 1%。 增益不稳定性 : 士 50 ppm/° C死区时间校正 : 根据 Gedcke-Hale 方法进行的延长的实时校正。 USB 接口 :USB 2.0 到 PC 的数据传输速度最高可达 480Mbps操作电脑/ 光学平台 尺寸：1500*1200*800mm台面 430 材质，厚度 200mm，带脚轮。固有频率：7-18Hz，整体焊接式支架

产品简介：LifeSpec II 是一款结构紧凑，高度集成化，高性能的荧光寿命测试光谱仪，与高频闪脉冲飞秒和皮秒激光器联用。这个系统是一个全自动化的解决方案，适合基础研究和常规实验室应用。它的零时间色散光学设置对于测量超快衰减提供了强大的技术支持。技术特点：荧光寿命范围低至5ps（依赖于检测器和光源）采用先进的时间相关单光子计数技术双光栅发射单色器相减模式设计，大限度抑制杂散光，防止脉冲展宽，到达零时间色散标配紫外可见区检测，可升级到近红外可选多种激发光源 EPL脉冲激光二极管：375~670nm可选 EPLED脉冲LED：265~360nm可选 耦合超连续激光器、耦合多种型号飞秒激光器可选检测器 蓝敏光电倍增管、红敏光电倍增管、MC-PMT、NIR PMT