[发明专利]一种用于半导体气相光电性能高通量测试的芯片及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料的光电性能测试，具体是指一种用于半导体气相光电性能高通量测试的芯片及装置。

技术背景

由于太阳能的利用能够缓解能源危机和环境问题带来的社会压力，人们对半导体光电材料和器件的研究越来越重视。半导体光电材料可以将一定光能转化成电能，从而实现太阳能的利用。具有优异光电性能的半导体材料，可应用于气敏传感器，光探测器，光催化剂等各个领域，因此具有重要的研究价值。

但是新材料的开发并不是一个简单而顺利的过程。由于目前无法根据材料的成分和处理工艺来准确地预言多元复杂体系材料的性质或根据所需材料的性质来设计配方和处理工艺的地步。所以通常来说，新型功能材料的发现和优化还是处于一种传统的“炒菜”模式：尝试-失败-再尝试，循环往复。使用这种“炒菜”法，周期长，费用高，需要经过无数多次的反复试验、改进才能得到性能优化的新材料。其实早在1970年，Hanak等在各自的新材料筛选工作中都厌倦了不断重复的样品合成-表征过程，遂自发地提出了“多样品”(即同时合成和表征多个样品)的设想，这就是组合材料学的雏形。他提出一个完整的材料开发流程应该是：(1)在一个实验中建立一个完整的多元材料库；(2)通过简单、快速、非破坏性的测试方法来检测材料芯片上的每个材料组分；(3)计算和分析所得数据，并筛选出性能优异的材料。然而，这样一种方式并没有很快得到大家的重视。1995年，Xiang等又将组合的思想重新引回新材料的研究，并《Science》上发表了名为《Acombinatorial approach to materials discovery》文章。至此，这一高效的研究方法才受到了材料科学界的高度重视，并很快在超导、巨磁阻、发光、介电/铁电、半导体、磁光、聚合物等新型功能材料的筛选中获得了应用。现在对组合材料学的定义日趋明确，其中包含了“并行合成”与“高通量表征”两个重要的概念。以二元复合材料为例，即为将两组原料A_i和B_j相互作用，同时生成它们间所有可能的结合A_iB_j，再通过一定的途径，快速表征这些产物的物理性质，从中筛选新材料或可供进一步研究的线索。通过这样的方式对新材料进行开发，可以同时获得一定范围内所有材料的性能，快速筛选出合适的材料，并可以从中寻找规律，从而指导材料的设计。组合材料的方法有很多的明显优势：(1)组合的方法提高了系统的整体效率；(2)保持实验中外界条件的一致，消除了人为的误差；(3)通过巨大的数量优势来提高新材料发现的几率；(4)建立数据库，为后续材料设计提供可靠的理论依据。

目前还未见相关报道将组合材料学的方法应用于气相条件下，高性能半导体光电材料的筛选之中。本发明提供了一种可以高通量检测气相条件下光电材料性能的芯片制造方案及配套装置。它不但可以同时检测元件库上的多个样本，还可以很方便对实验条件进行多元化的调节，比如光源的波长、光照的强度、气氛、湿度、偏置电压等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于半导体气相光电性能高通量测试的芯片及装置，芯片片可集成多个半导体样品阵列于一块陶瓷片上；装置可以方便的改变光源的波长、光照强度、气氛、湿度、偏置电压等各种测试条件，获得丰富的测试结果。

本发明提供的一种用于半导体气相光电性能的高通量测试的芯片，其特征在于，芯片的底层为氧化铝陶瓷基片，电极阵列通过丝网印刷的方法印制在氧化铝陶瓷基片的表面，电极引脚通过丝网印刷的方法印制在氧化铝陶瓷基片的两侧，在电极阵列的每个电极上通过喷墨打印或者丝网印刷的方法印制有各种待测试的半导体光电材料。

利用上述芯片构成的高通量测试装置，它包括封闭测试腔体和LED光源，封闭测试腔体由盖板，中框和底板构成，盖板的中间开有一个窗口，窗口用石英玻璃密封，LED光源位于石英玻璃上方；

中框的相对的两个侧壁上开有进气口和出气口，另外两个侧壁的内侧均安置有传感器；所述另外两侧壁内开有凹槽，凹槽内各安置有一块转接电路板，转接电路板的内侧有簧片，转接电路板外侧有数据接口，转接电路板用于将簧片上的信号引至数据接口；

底板上设有凸台，该凸台位于石英玻璃下方，凸台用于放置芯片，簧片与芯片电极引脚为压合式接触。