[发明专利]一种半导体缺陷对荧光寿命影响的检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种半导体缺陷对荧光寿命影响的检测装置及检测方法，检测装置的不同之处在于：其包括光发射系统、光分离收集系统和检测系统；光发射系统包括能聚焦至半导体样品表面同一位置的脉冲激光光源和连续激光光源，连续激光光源能聚焦至半导体样品表面以使半导体样品的缺陷电子态饱和，连续激光光源的光子能量可调且其光子能量与半导体样品内的任一深能级缺陷能级与价带的能量间隔相同，脉冲激光光源能聚焦至半导体样品表面以激发半导体样品的光致发光；光分离收集系统用于分离并收集光致发光信号；检测系统用于检测光分离收集系统收集的光致发光信号的荧光寿命。本发明能有效检测半导体缺陷对荧光寿命影响，使用方便。

技术领域

本发明涉及半导体材料缺陷检测技术，尤其是一种半导体缺陷对荧光寿命影响的检测装置及检测方法。

背景技术

时间分辨光致发光光谱能用于检测半导体材料的光致发光荧光寿命，并以此作为估计半导体内少数载流子寿命的依据，然而此方法只能检测材料整体的载流子寿命，无法获得半导体材料不同能级缺陷对荧光寿命的影响。

为了能够检测半导体材料内不同能级缺陷对材料光致发光荧光寿命的影响及贡献，本发明提出了一种半导体缺陷对荧光寿命影响的检测装置及检测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种半导体缺陷对荧光寿命影响的检测装置，能有效检测半导体缺陷对荧光寿命影响，使用方便。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种半导体缺陷对荧光寿命影响的检测装置，其不同之处在于：其包括光发射系统、光分离收集系统和检测系统；所述光发射系统包括能聚焦至半导体样品表面同一位置的脉冲激光光源和连续激光光源，所述连续激光光源能聚焦至所述半导体样品表面以使半导体样品的缺陷电子态饱和，所述连续激光光源的光子能量可调且其光子能量与所述半导体样品内的任一深能级缺陷能级与价带的能量间隔相同，所述脉冲激光光源能聚焦至所述半导体样品表面以激发所述半导体样品的光致发光；所述光分离收集系统用于分离并收集所述半导体样品的光致发光信号；所述检测系统用于检测所述光分离收集系统收集的光致发光信号的荧光寿命。

按以上技术方案，所述脉冲激光光源的波长范围为300nm-2000nm，光谱半高宽范围为0.01nm-10nm，且光子能量大于所述半导体样品的禁带宽度。

按以上技术方案，所述连续激光光源的波长范围为300nm-2000nm，光谱半高宽范围为0.01nm-10nm，且光子能量小于所述半导体样品的禁带宽度。

按以上技术方案，所述光发射系统还包括第一反射镜、激光合束器、分束镜和第一透镜，所述脉冲激光光源依次经过所述激光合束器、分束镜和第一透镜后聚焦至所述半导体样品表面；所述连续激光光源依次经过所述第一反射镜、激光合束器、分束镜和第一透镜后聚焦至所述半导体样品表面，在所述激光合束器的作用下，所述脉冲激光光源与连续激光光源聚焦在所述半导体样品表面的同一位置。

按以上技术方案，所述光分离收集系统包括所述分束镜和第一透镜及依次设置的第一滤光片、第二滤光片、第二反射镜、第二透镜和单色仪；所述光致发光信号依次经过所述第一透镜、分束镜、第一滤光片、第二滤光片、第二反射镜和第二透镜后进入所述单色仪的入射狭缝内；所述第一滤光片用于滤掉所述脉冲激光光源的光谱；所述第二滤光片用于滤掉所述连续激光光源的光谱；所述第二透镜用于聚焦收集的光致发光信号至所述单色仪的入射狭缝内；所述单色仪用于扫描波长范围收集的光致发光信号。

按以上技术方案，所述检测系统包括光电探测器和时间相关单光子探测器，所述光电探测器用于探测所述单色仪的出射狭缝出射的光致发光信号，所述光电探测器的输出和所述时间相关单光子探测器连接，所述时间相关单光子探测器用于检测所述光致发光信号的荧光寿命。

按以上技术方案，所述装置还包括计算机，所述计算机与所述时间相关单光子探测器相连。

按以上技术方案，所述装置还包括用于控制所述脉冲激光光源的脉冲激光光源控制电源。