[发明专利]一种改善半导体材料光致发光测试效果的测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料、半导体测试及光谱技术领域，特别是涉及一种改善半导体材料光致发光测试效果的测试系统。

背景技术

自上世纪六十年代半导体激光器发明以来，各种半导体光电材料发展迅速，其结构已由简单的体材料发展到复杂的、异质结、量子阱、超晶格等微结构材料，涉及的波长范围由早期在近红外的狭窄波段拓展到整个紫外、可见、近红外、中红外乃至远红外波段，材料体系也包含VI、III-V、II-VI、IV-VI及有机化合物等，不一而足。半导体激光器已包括分布反馈、面发射以及量子级联等等多种形式，其基本结构也已由双极型扩展到单极型，激射波长由近红外、可见波段拓展到中红外、远红外以及紫外波段，很多种类的激光器已实现了商品化并应用于众多领域。随着半导体激光器理论及材料生长技术的进步，一些新型的半导体激光器在近十年中有了长足的发展。

对于半导体光电材料，评价其性能及了解其内部各种机理的重要和不可替代的手段是光致发光测量。光致发光测量测量中采用波长小于所测材料带隙或特征结构对应波长的光源进行激发，同时用光谱学方法测量材料在此激发下的发光性能及其谱特征，据此获得被测材料的相关信息。此种方法在半导体材料和半导体物理研究领域已广泛应用数十年，取得了很好的效果，但仍存在一些不足之处。例如：传统的光致发光测量中仍延续采用早期针对近红外短波端材料的激发光源，如可见光波段的He-Ne、Ar⁺、YAG及紫外波段的He-Cd等种类的气体或固体激光器，这些激光器虽然发展较早较为成熟，但都存在体积大、效率低、价格偏高以及使用不太方便等方面问题，特别是随着材料的发光波长不断向长波方向延伸及各种复杂结构材料的出现，这些激光器的激发效率会受到很大限制，因而降低光致发光方法的测试灵敏度，进而限制这种有效方法的测试表征能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善半导体材料光致发光测试效果的测试系统，可以改善半导体材料光致发光测试效果，并能适用于现有的常用光谱仪器如光栅光谱仪、傅立叶变换光谱仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种改善半导体材料光致发光测试效果的测试系统，包括激光器、光谱测量系统和光路部件，所述的光路部件包括反射镜、透镜和抛物面镜，并构成测试光路；所述的激光器激发的激光经过所述的反射镜转换方向后由所述的透镜聚焦直接照射在被测样品上，所述的被测样品反射的激光通过抛物面镜收集转向准直后以宽光束形式送达光谱测量系统；所述的激光器根据半导体材料的特性确定发射波长；所述的发射波长小于被测样品产生的光致发光波长，并在近红外波段内选取。

所述的半导体材料的特性包括半导体材料的带隙和外延结构。

所述的激光器为功率半导体激光器或全固态半导体激光器。

所述的抛物面镜的口径大于2.5cm。

所述的光谱测量系统为光栅光谱仪或傅立叶变换光谱仪。

所述的被测样品包括发光波长大于所述激光器的发射波长的InP基的InGaAs、InGaAsP、InAlGaAs以及GaSb/InAs基的InGaAsSb、AlInAsSb、InAsPSb的体材料和微结构材料。

所述的光路部件和激光器均安装在光学面包板上构成一体化部件，并利用采用硅CCD/CMOS的普通数码相机、摄像头或荧光卡进行光路调节。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明根据被测材料的种类和特性来选择合适的发射波长从而获得较高的光致发光强度，从而提升光致发光测试能力及改善测试灵敏度，并且整个测试系统用一体化的简单高效的光路便可实现，光路的调节可通过应用硅CCD/CMOS的普通数码相机、摄像头或荧光卡等加以实现，十分方便。另外，本发明对光谱测量系统也没有限制和特殊要求，即可以选用光栅光谱仪，也可以选用傅立叶变换光谱仪，实现方式相当灵活。

附图说明

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明的测试结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。