傅里葉變換光致發光光譜儀FTPL-10

產品簡介

光致發光（Photoluminescence， PL）光譜作為一種有效的無損光譜檢測手段廣泛應用于半導體的帶隙檢測、雜質缺陷分析、復合機制與品質簽定等。但在光致發光的紅外區這一弱信號檢測領域，市場上現有的測量系統對使用者的光譜實驗技能要求高，使用者需要耗時費力調整光路，才能找到微弱的PL光譜信號，光譜測量效果往往也難以得到保證。

傅里葉變換（Fourier transform， FT）光譜具有完善的理論和儀器基礎。與傳統色散型光譜儀相比，傅里葉變換光譜儀具有多通道、全通量、低等效噪聲、快速掃描等優勢，信噪比和探測靈敏度提升了一個數量級，非常適合紅外波段的光譜測量。

應用領域

* 前沿光電材料科學研究

* 半導體晶圓品質檢測

* 稀土發光材料性能檢測

* 紅外光電器件品質檢測

產品特點

* 紅外波段弱信號探測能力強

FTPL-10信號采集使用傅里葉變換干涉分光技術，規避了傳統光譜儀中嚴重限制光通量的狹縫，顯著提高通光量；無需按波段分光檢測，顯著提升紅外波段微弱光譜信號的探測能力，光譜分辨率和信噪比提升一個數量級。

* 光譜掃描速度快

在常用的分辨率條件下，FTPL-10能夠在不到1秒的時間內掃描一張質量很好的光譜圖。在此基礎上，采用多次重復快速掃描的方式，可以降低隨機誤差，進一步提高光譜信噪比。

* 較低的使用門檻

FTPL-10采用預先優化準直的光路設計，將激發光引導至預設的位置，該位置同時是優異的光信號收集位置。使用者不需要進行復雜的光路調節工作，只需要將樣品固定，通過三維位移臺將樣品調節到預設位置，即可滿足測量要求。使用門檻較低，只需簡單培訓即可上機操作。

產品參數

FTPL-10實測樣品數據效果展示

<樣品A>

In0.5Ga0.5As/GaAs/In0.5Al0.5As量子點，采用分子束外延技術制備。[The InGaAs/GaAs/InAlAs quantum-dots sample was grown by molecular beam epitaxy (MBE) technique.]

測試條件：

樣品溫度狀態：77K

泵浦激光：532nm

激發功率：50mW

儀器參數設置：

光譜分辨率：8cm^-1

光譜范圍：4000-12500cm^-1

掃描設置：單譜重復采樣16次取平均，重復測量5次，每次間隔2分鐘

測試結果：

單譜測量時間約為14秒，5次測量結果在整個譜峰范圍（9000-9800cm^-1）內的相對偏差<1%，譜峰偏離<±0.4 cm^-1，譜峰附近（9300~9400cm^-1）的信噪比均達到1600以上。

測試條件：

樣品溫度狀態：杜瓦中液氮耗盡，溫度由77K自然升溫至室溫293K左右

泵浦激光：532nm

激發功率：50mW

儀器參數設置：

光譜分辨率：8cm^-1

光譜范圍：4000-12000cm^-1

掃描設置：單譜重復采樣16次取平均，間隔5分鐘自動采樣，全過程約2小時20分

測試結果：

盡管因試驗條件所限，無法獲取整個過程中的樣品溫度數據，但可以從光譜圖中觀察到隨著時間變化（溫度逐步升高），樣品的PL譜峰位置由9338cm^-1逐步紅移至8803cm^-1，PL譜峰高度由1.33逐步下降至0.011。這樣規律性變化也從側面反映了系統的長時穩定性。

<樣品B>

In0.53Ga0.47As(2.5nm)/GaAs(18nm)量子點，采用分子束外延技術制備。[The InGaAs/GaAs quantum-dots sample was grown by molecular beam epitaxy (MBE) technique.]

測試條件：

樣品溫度狀態：室溫

泵浦激光：532nm

激發功率：10-210mW 逐步遞增，間隔20mW

儀器參數設置：

光譜分辨率：8cm^-1

光譜范圍：4000-12500cm^-1

掃描設置：單譜重復采樣16次取平均

測試結果：

隨泵浦激光的功率逐步上升，PL譜峰高度隨激光功率近似線性增強，樣品的PL譜峰位置發生輕微的紅移。考慮到本次測試未對樣品進行任何恒溫控制，泵浦激光功率較強可能造成樣品溫度輕微升高，造成譜峰位置紅移。

<樣品C>

GaSb單晶材料，由液態封裝的切克勞斯基（LEC）方法，以高純度（99.9999％）的Ga和Sb金屬為原料生長。[The GaSb single-crystal sample was grown by liquid encapsulated Czochralski (LEC) method using high-purity (99.9999%) Ga and Sb metals as the raw materials.]

文獻報道GaSb材料的禁帶寬度與溫度關系:

測試條件：

樣品溫度狀態：杜瓦中液氮耗盡，溫度由77K自然升溫至室溫293K左右

泵浦激光：532nm

激發功率：75mW

儀器參數設置：

光譜分辨率：8cm-1

光譜范圍：4000-12500cm-1

掃描設置：單譜重復采樣16次取平均，間隔2分鐘自動采譜

測試結果：

隨著樣品溫度逐步升高，PL譜峰的位置發生明顯紅移，主峰高度明顯下降。同時，在6400cm-1附近的次峰相對凸顯，這是帶尾態引起的光致發光，能帶寬度不隨溫度變化。

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