[发明专利]一种micro LED芯片的拉曼增强的检测方法及其装置

权利要求书

1.一种micro LED芯片的拉曼信号增强的检测方法，其特征在于，并采用电子能级共振和表面等离激元共振的方法来增强拉曼信号，所述检测方法包括以下步骤：

1)在micro LED芯片的p-GaN层中嵌入周期性的金属纳米结构；

2)激光器发出平行的激发光，激发光的波长小于350nm，激发光的波长既满足小于其激发样品产生的荧光波长20nm以内，同时满足激发光的波长与部分电子跃迁的能量相等；

3)激发光经第一空间滤波器去除杂散光，经多面棱镜变成多束角度不同的平行光，之后经过第一分束片；

4)多束角度不同的平行光经扫描振镜，由物镜聚焦，形成多个一维排列的光斑；

5)micro LED芯片阵列作为样品位于物镜的焦平面放置在XYZ三维高速样品台上；一维排列的光斑阵列的激发光以布儒斯特角入射到样品上，所有平行于偏振面的激发光都透射到样品的内部而不是由表面反射，从而激发拉曼光，由于激发光的波长与部分电子跃迁的能量相等产生共振，并且嵌入至micro LED单元中的金属纳米结构与量子阱形成表面等离激元共振，使得拉曼光增强至荧光量级，同时光致发光产生荧光，一维排列的光斑阵列同时照射到多个micro LED芯片单元上，产生的拉曼光和荧光也为一维排列的光斑阵列；

6)荧光和拉曼光返回物镜，再依次经过扫描振镜和第一分束片，通过光路切换装置控制，

由目镜收集进入至CCD摄像机，观察样品的表面形态；

7)或者，荧光和拉曼光通过光路切换装置控制，经过第二空间滤波器滤除杂散光后，依次经过纵向柱透镜和横向柱透镜对光斑进行整形，变成矩形的光斑；

8)经第二分束片分成方向不同的两束光，两束光分别进入多通道光谱仪的第一通道和第二通道；

9)第一束光经第一棱镜分光计进行分光，只保留荧光，保留的荧光由第一CCD面阵探测器接收；荧光为一维排列的光斑阵列，第一CCD面阵探测器为二维排列的像素，

荧光的每一个光斑分别对应CCD面阵探测器的一列像素，将光斑按照波长分开，不同的波长对应至这一列像素的不同位置上，得到荧光的每一个波长的强度和亮度，从而得到对应的micro LED芯片单元的扫描位置的荧光光谱，第一CCD面阵探测器同时得到多个对应的micro LED芯片单元的扫描位置的荧光光谱；

10)当激发光的波长小于其激发样品产生的荧光波长20～40nm，则采用斯托克斯拉曼结合荧光测量，第二束光经第二棱镜分光计进行分光，只保留斯托克斯拉曼光，由于激发光的波长小于其所激发样品产生的荧光的波长20～40nm，同时斯托克斯拉曼光的波长在激发光波长的30nm以内，因此能够将荧光与斯托克斯拉曼光的光谱分开，

由第二CCD面阵探测器接收；

或者，当激发光的波长小于其激发样品产生的荧光波长20nm以内，则采用反斯托克斯拉曼结合荧光测量，第二束光经第二棱镜分光计进行分光，只保留反斯托克斯拉曼光，由于激发光的波长小于其激发样品产生的荧光波长，同时反斯托克斯拉曼光的波长小于激发光波长，从而能够将荧光与反斯托克斯拉曼光的光谱分开，由第二CCD面阵探测器接收；

11)拉曼光为一维排列的光斑阵列，第二CCD面阵探测器为二维排列的像素，拉曼光的每一个光斑分别对应CCD面阵探测器的一列像素，将光斑按照波长分开，不同的波长对应至这一列像素的不同位置上，得到拉曼光的每一个波长的强度和亮度，从而得到对应的microLED芯片单元的扫描位置的拉曼光光谱，第二CCD面阵探测器同时得到多个对应的microLED芯片单元的扫描位置的拉曼光光谱；

12)通过控制扫描振镜，重复步骤2)～11)，一维排列的光斑阵列的激发光完成所对应的多个micro LED芯片单元的扫描；

13)进一步控制扫描振镜，重复步骤2)～12)，一维排列的光斑阵列的激发光完成microLED芯片阵列的一帧的扫描；

14)通过控制XYZ三维高速样品台，将样品移到下一帧，重复步骤2)～13)，从而完成对micro LED芯片阵列的扫描，得到micro LED芯片阵列的荧光光谱和拉曼光谱；

15)通过荧光光谱得到光学性质；

16)通过多个测量点的拉曼光谱得到相应的电学性质；

17)根据光学性质和电学性质对micro LED芯片阵列进行分类。