[实用新型]一种半导体材料瞬态折射率超快检测装置

权利要求书

1.一种半导体材料瞬态折射率超快检测装置，其特征在于：包括高功率脉冲激光器(1)、第一分束镜(2)、脉冲X射线激励单元(11)、探针光调控单元(12)、第二分束镜(9)及信号读出单元(10)；

所述高功率脉冲激光器(1)用于产生皮秒量级短脉冲激光，所述脉冲激光的波长大于待测半导体超快探测芯片(5)的吸收波长；

所述第一分束镜(2)位于高功率脉冲激光器(1)的出射方向，将激光光束分为两束，分别为A光束和B光束，且A光束的能量大于B光束的能量；

所述脉冲X射线激励单元(11)位于A光束的出射方向，用于对脉冲激光的固定时间延迟、光学聚焦、激励产生X射线，并将产生的X射线入射至待测半导体超快探测芯片(5)的上表面；

所述探针光调控单元(12)位于B光束的出射方向，用于对脉冲激光的可控时间延时、色散时间展开产生探针光，并经第二分束镜(9)反射至待测半导体超快探测芯片(5)的下表面，且探针光和X射线同时到达待测半导体超快探测芯片表面；

所述X射线入射至待测半导体超快探测芯片(5)，对待测半导体超快探测芯片(5)的折射率进行调制，进而改变入射至半导体超快探测芯片(5)探针光的光谱强度；

所述信号读出单元(10)用于采集经待测半导体超快探测芯片(5)反射回、第二分束镜(9)透射后的探针光，并通过探测探针光的光谱强度变化，获得待测半导体超快探测芯片(5)对X射线的响应过程。

2.根据权利要求1所述半导体材料瞬态折射率超快检测装置，其特征在于：所述脉冲X射线激励单元(11)包括沿A光束传输方向依次设置的时间固定延迟及聚焦光学系统(3)和金属靶(4)；

A光束经时间固定延迟及聚焦光学系统(3)时间延迟和光学聚焦后45°角入射至金属靶(4)表面，金属靶(4)将产生的X射线入射至待测半导体超快探测芯片(5)的上表面。

3.根据权利要求2所述半导体材料瞬态折射率超快检测装置，其特征在于：所述金属靶(4)为金属金靶，产生特征波长2.4keV的X射线脉冲；

所述金属靶(4)为金属钛靶，产生特征波长4.8keV的X射线脉冲；

所述金属靶(4)为金属铜靶，产生特征波长8keV的X射线脉冲。

4.根据权利要求1至3任一所述半导体材料瞬态折射率超快检测装置，其特征在于：所述探针光调控单元(12)包括沿B光束传输方向依次设置的反射镜(6)、可调步进式延时光学系统(7)和色散展宽晶体(8)。

5.根据权利要求4所述半导体材料瞬态折射率超快检测装置，其特征在于：还包括设置在待测半导体超快探测芯片(5)上表面对探针光增反的增反膜(13)、设置在待测半导体超快探测芯片(5)下表面对探针光增透的增透膜(14)。

6.根据权利要求5所述半导体材料瞬态折射率超快检测装置，其特征在于：所述A光束为透射光，能量占比大于99％；B光束为反射光。

7.根据权利要求5所述半导体材料瞬态折射率超快检测装置，其特征在于：所述信号读出单元(10)包括光谱仪和数据处理器；

所述光谱仪用于接收经待测半导体超快探测芯片(5)反射回、第二分束镜(9)透射后的探针光；

所述数据处理器根据光谱仪接收到探针光的光谱强度变化，获得待测半导体超快探测芯片(5)对X射线的响应时间。