[发明专利]扫描式微波反射法载流子复合寿命测试系统及测试方法

权利要求书

1.扫描式微波反射法载流子复合寿命测试系统，其特征在于，包括脉冲激光系统、微波系统、数据采集系统、扫描运动系统、运动控制系统、测试控制系统和探头，所述扫描运动系统包括X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构，样品台设置在Y轴运动机构上，Z轴运动机构固定在Y轴运动机构的一侧，X轴运动机构通过探头支架设置在Z轴运动机构上，探头设置在X轴运动机构上，探头位于样品台的上方；所述运动控制系统分别与扫描运动系统、测试控制系统相连，用于根据测试控制系统指令驱动扫描运动系统动作；脉冲激光系统、微波系统均设置在探头内，微波系统与数据采集系统相连，数据采集系统和测试控制系统相连；

所述脉冲激光系统产生脉冲式的红外激光，穿过微波系统中微带天线的中间开孔垂直照射在样品台上的被测样品表面；

所述X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构均分别包括一台直流无刷伺服电机和一个滚珠丝杠导轨，每个直流无刷伺服电机均分别与运动控制系统相连；

所述样品台上设有吸附孔，该吸附孔下方与真空负压泵连接；

测试控制系统将测量结果以分布图形式输出；

所述运动控制系统包括运动控制器和3台伺服驱动器，每台伺服驱动器分别与一个直流无刷伺服电机相连，运动控制器与测试控制系统相连，用于根据测试控制系统的运动指令输出脉冲数、方向、速度信息给伺服驱动器，伺服驱动器驱动对应直流无刷伺服电机运动；

在每个所述直流无刷伺服电机处都设有脉冲编码器，该脉冲编码器与运动控制器连接。

2.根据权利要求1所述的扫描式微波反射法载流子复合寿命测试系统，其特征在于，所述微波系统中的微带天线采用聚四氟乙烯双面覆铜板，包括底层铜箔板、聚四氟乙烯板、上层铜箔板，底层铜箔板经腐蚀形成一个用于微波信号的传输与接收的圆环区域，在圆环区域的内圆环部分的聚四氟乙烯板和上层铜箔板开设透光孔，在圆环的边缘延伸一条长3.8-6.5mm，宽0.9-1.8mm的铜带作为同轴馈线的连接线，聚四氟乙烯双面覆铜板在该连接线末端设有一通孔，同轴馈线通过此通孔与连接线直接焊接。

3.根据权利要求2所述的扫描式微波反射法载流子复合寿命测试系统，其特征在于，所述聚四氟乙烯双面覆铜板的尺寸为长20-25mm，宽15-20mm，高2-6mm，双面分别是厚度为0.01～0.1mm的覆铜面。

4.根据权利要求1所述的扫描式微波反射法载流子复合寿命测试系统，其特征在于，所述扫描式微波反射法载流子复合寿命测试系统整体设置在一个主机箱内，Y轴运动机构设在主机箱底板上，Z轴运动机构设在主机箱背板上。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的扫描式微波反射法载流子复合寿命测试系统的测试方法，其特征在于，包括步骤：

(1)探头处于初始化位置；

(2)测试控制系统根据用户输入的需要测试的点位置坐标，发送信号到运动控制系统，运动控制系统发送脉冲数、方向、速度信息到扫描运动系统，扫描运动系统按照上述信息控制探头进行X、Y、Z轴三维运动，定位在需要测试的点位置上；

(3)脉冲激光系统产生脉冲式的红外激光，穿过微波系统的微带天线的中间开孔垂直照射在被测样品上，微波系统通过微带天线将微波信号发射到被测样品上，同时微带天线接收微波反射信号，微波反射信号经微波系统的环形检波器检出并输入到数据采集系统的宽带放大器输入端，放大后将其转化为数字信号发送到测试控制系统保存；

(4)测试控制系统判断是否还有下一个需要测试的点位置，如果有，则执行步骤(2)，否则测试控制系统对保存的信号进行统计分析，对外输出载流子复合寿命计算结果，并控制探头归位。

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述扫描运动系统中采用直流无刷伺服电机，每个所述直流无刷伺服电机处都设有脉冲编码器，在直流无刷伺服电机运动时，脉冲编码器产生脉冲，这些脉冲反馈到运动控制器，运动控制器对这些脉冲进行计数，并实时地将当前实际脉冲数与设定的脉冲数进行比较，一旦出现差距就进行运动补偿。