[发明专利]一种材料载流子弛豫时间检测系统及方法在审
申请号: | 202111268481.0 | 申请日: | 2021-10-29 |
公开(公告)号: | CN114002573A | 公开(公告)日: | 2022-02-01 |
发明(设计)人: | 樊鹤红;王少凯;孙小菡;王俊嘉;柏宁丰;刘旭;董纳;沈长圣 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | G01R31/26 | 分类号: | G01R31/26;G01R31/00 |
代理公司: | 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 | 代理人: | 秦秋星 |
地址: | 211102 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 材料 载流子 弛豫时间 检测 系统 方法 | ||
1.一种材料载流子弛豫时间检测系统,其特征在于:包括光源、功分时延阵列模块、样品载玻片和支架、泵浦光路调节模块、多路光检测模块,及数据处理模块;其中,光源用于提供超短脉冲激光;功分时延阵列模块将光源的输出光进行传输、功率分割并以不同的时延传输到不同的输出端口;多路光检测模块用于对不同方向和位置的透射和反射光进行检测;数据处理模块用于对多路光检测模块检测到的光电信号进行收集并综合处理;泵浦光路调节模块提供泵浦光路的时延调节及信号调制。
2.如权利要求1所述的一种材料载流子弛豫时间检测系统,其特征在于:所述多路光检测模块包括由多个光检测器构成的光检测器阵列及相应的电路部分,该电路包括各光检测器的驱动电路和锁模放大器。
3.如权利要求2所述的一种材料载流子弛豫时间检测系统,其特征在于:所述多路光检测模块,可附加位置调节装置,对不同光检测器分别调节其位置,以使得不同光检测器分别与功分时延模块不同光路的反射光或透射光一一对准。
4.如权利要求1所述的一种材料载流子弛豫时间检测系统,其特征在于:所述功分时延阵列模块由空心光子晶体光纤制备而成,包括光传输单元、功分单元、和时延阵列单元;其中光传输单元将光源输出的超短脉冲激光耦合到空心光子晶体光纤中传输一段距离,便于系统的操作;功分单元将脉冲激光分束为多路光脉冲,其中一路的光功率远大于其他光路,该路记为光路1,其他各路分为多组,记为光路mn,其中m表示分组序号、n表示同一分组中不同的光路;每个分组中不同光路有不同的长度,带来不同的时延,若n1n2,则光路mn1的长度光路mn2的长度;光路1经泵浦光路调节模块垂直照射到样品表面,其他光路分组以略微不同的角度照射到样品表面的不同位置,这些位置包括光路1的投影光斑中心到光斑外围的多个不同位置。
5.如权利要求2所述的一种材料载流子弛豫时间检测系统,其特征在于:所述泵浦光路调节模块提供的调制信号同时提供给光检测阵列的锁模放大器作为参考信号。
6.如权利要求5所述的一种材料载流子弛豫时间检测系统,其特征在于:所述功分时延阵列模块,其每个输出端口带有光阑,可分别控制相应光路的通断,便于不同光检测器独立调节各自位置,及单独检测某个光路的信号或只检测部分光路的信号。
7.如权利要求1所述的一种材料载流子弛豫时间检测系统,其特征在于:样品载玻片和支架,如要检测超薄材料弛豫时间,则要将其覆在石英玻片上,载玻片和体块半导体材料放置于支架上进行测量,同时支架上可外加平行于样品表面的电场。
8.基于权利要求1所述系统的材料载流子弛豫时间检测方法,其特征在于:利用载流子弛豫时间检测系统进行载流子弛豫时间检测的过程中,根据被测材料能带的位置,选择光源所需波长,光源发送的超短脉冲激光经功分时延阵列模块,超短脉冲激光被分束成不同功率的多束,并以不同时延和角度输出、照射到样品上、并分别被检测,所得信号为材料被泵浦光照射后经不同时延不同位置的响应,由多路光检测响应信号的组合可得到被测材料受光照后的多时间点位置点采样响应,组成分布响应谱,用于计算载流子弛豫时间。
9.如权利要求8所述的一种材料载流子弛豫时间检测方法,其特征在于:载流子弛豫时间检测过程中,可在样品表面外加电场的情况下进行测试,获得相应的载流子扩散速率。
10.如权利要求9所述的一种材料载流子弛豫时间检测方法,其特征在于:载流子弛豫时间检测过程中,可在通过泵浦光路调节模块中的泵浦光路时延后重复进行,以获得更宽的时间范围内的材料特性响应谱。
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