专利名称：发光材料的发光性质复合检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体科学领域，尤其是一种发光材料的发光性质复合检测方法及装置。
背景技术：
当今的信息光子化发展进入芯片上的光电子集成与芯片级的全光化，这是实现光量子信息处理和光量子信息计算的关键，而作出硅芯片上的用于光互联的光源与传播节点是ー项瓶颈性的工作。另外，让半导体发光与照明走进千家万户势在必行，是低碳与环保的需求。目前，急需对发光材料与元器件的表征和检测技术及其手段。当前，常见的对发光材料与元器件的发光性质检测仪器有孤立的光致发光谱仪和电致发光检测仪，可以对发光祥品孤立地进行光致发光(PL)光谱检测，而电致发光(EL)检 测仪则是粗糙及零散的设备(没有精密的、成套的谱仪)。从研发与制造上考虑，对于利用光致发光与电致发光对发光材料和器件进行复合检测的方法及装置的需求是急迫的。
发明内容
本发明的目的是提供一种发光材料的发光性质的复合检测方法及装置，它能利用光致发光与电致发光对发光材料、器件进行复合检测，以便满足研发和生产发光材料与元器件中的检测需求。本发明是这样实现的发光材料的发光性质复合检测方法，其特征在于采用电极探针接触样品正面的微区结构和样品台导电板，对样品进行电泵浦，通过电极探针在样品正面的微区结构作定位注入载流子，使样品激发电致发光；同时采用激光作光源照射样品的微区结构，对样品进行光泵浦，通过光源入射或光纤定位导入光子，使样品激发光致发光；利用反射镜收集样品电致发光的光子与光致发光的光子，再通过光路送入光栅分光仪中，从而实现同时对样品进行电致发光和光致发光的复合检测。利用光学显微镜调控电极探针及LD激光的定位位置。复合检测装置，包括样品台，在样品台上设有样品台导电板，在样品台导电板上连接有负极导电探针，在样品台导电板上方设有正极导电探针，在正极导电探针的上方设有LD光源，在样品台上方的一侧设有反射镜，在样品台的另ー侧设有与反射镜对应的光路，在光路上连接有光栅分光仪。在正极导电探针的设有用于替代LD光源、反射镜及光路的双向光纤，双向光纤与光栅分光仪连接。利用双向光纤接入各种激光源对样品进行照射，并可反向收集样品的电致发光及光致发光的光子。在正极导电探针上方设有光学显微镜，在样品台上设有样品台微动器。通过高倍的光学显微镜调控正极导电探针在样品正面的微区结构作定位注入载流子激发电至发光或调控双向光纤在样品正面的微区结构作定位导入光子激发光至发光，这对于发光材料的选区电至发光或选区光至发光分析都是重要的。样品台微动器可以通过旋钮的方式调节样品台的水平位置，从而使样品相对于正极导电探针或激发光源的位置得到精确调整。通过光学显微镜及样品台微动器对样品正面的微区结构定位如图6所示。对发光祥品同时进行电泵浦和光泵浦的复合泵浦的发光与単独的电泵浦和光泵浦的发光性质是不一样的，在类似的激发能级结构上跃迁有相同处也有不同处，对于发光样品的光谱及其能态结构的比较、检测、表征和分析是很有好处的，对于研究光子作用的激发和探针注入载流子的激发的机理和应用有重要作用。由于采用上述的技术方案，与现有技术相比，本发明采用同时对发光祥品进行电泵浦和光泵浦的方法，使发光样品同时激发电致发光与光致发光，将电致发光与光致发光的光子共同送入光栅分光仪中，从而实现电致发光与光致发光的复合检测。本发明方法简单，所使用的装置容易制作，使用效果好。
附图I为本发明的实施例I的结构示意 附图2为本发明的实施例2的结构示意图
附图3为本发明的实施例I的退火前的硅氧化量子点发光样品的发光谱；
附图4为本发明的实施例I的退火后的硅氧化量子点发光样品的发光谱；
附图5为本发明的实施例2在氩气、氧气与氮气等不同氛围制备的硅氧化量子点发光样品的发光谱；
附图6为本发明通过光学显微镜及样品台微动器对样品正面的微区结构定位 附图7为本发明的样品台微动器的结构示意图。
具体实施例方式本发明的实施例I :发光材料的发光性质复合检测方法，采用电极探针接触样品正面的微区结构和样品台导电板，对样品进行电泵浦，通过电极探针在样品正面的微区结构作定位注入载流子，使样品激发电至发光；同时采用激光作光源照射样品的微区结构，对样品进行光泵浦，通过光源定位导入光子，使样品激发光致发光；利用反射镜收集样品电致发光的光子与光致发光的光子，再通过光路送入光栅分光仪中，从而实现同时对样品进行电致发光和光致发光性质的复合检测。同时利用光学显微镜调控电极探针及激光的定位位置。复合检测装置的结构如图I所示，包括样品台1，在样品台I上设有样品台导电板2，在样品台导电板2上连接有负极导电探针3-1，在样品台导电板2上方设有正极导电探针3-2，在正极导电探针3-2的上方设有LD光源7，在样品台I上方的一侧设有反射镜4，在样品台I的另ー侧设有与反射镜4对应的光路5，在光路5上连接有上设有光栅分光仪6 ;在正极导电探针3-2上方设有光学显微镜9，在样品台I上设有样品台微动器10。在使用时，先将硅氧化量子点样品11放置在样品台I上，负极导电探针3-1接触样品台导电板2，给样品11的背电极施加负电压，正极导电探针3-2将电泵浦载流子注入 样品11正面的微区结构，样品11电致发光的光子由反射镜4收集，通过光路5进入光栅分光仪6 ;同时，由LD光源7发出激发光照射到样品11上,样品11光致发光的光子由反射镜4收集，通过光路5进入光栅分光仪6，这样就实现了 PL与EL的复合检測。在检测过程中，通过调控操作通过光学显微镜9与正极导电探针3-2及样品台微动器对样品11正面微区结构作定位注入载流子激发EL发光。退火前的硅氧化量子点发光样品11的发光谱如图3所示；退火后的硅氧化量子点发光样品11的发光谱如图4所示。其发光的微区定位结构如图4所示。本发明的实施例2 :复合检测装置的结构如图2所示，包括样品台1，在样品台I上设有样品台导电板2，在样品台导电板2上连接有负极导电探针3-1，在样品台导电板2上方设有正极导电探针3-2，在正极导电探针3-2的上方设有双向光纤8，在光路5上连接有上设有光栅分光仪6,双向光纤8与光栅分光仪6连接；在正极导电探针3-2上方设有光学显微镜9，在样品台I上设有样品台微动器10。在使用时，用光致发光(PL)与电致发光(EL)复合方法检测在不同氛围制备的硅氧化量子点发光样品的发光谱，特别是比较在氩气、氧气与氮气等不同氛围制备的硅氧化 量子点发光样品11的发光谱特性，先将样品11放置在样品台I上，负极导电探针3-1接触样品台导电板2，给样品11的背电极施加负电压，正极导电探针3-2将电泵浦载流子注入样品11正面的微区结构，样品11电致发光的光子由双向光纤8收集并送入光栅分光仪6 ;同时，将接好外接激光源的双向光纤8的照射端与样品11正面的微区结构位置对准，由双向光纤8引入的激发光照射到样品11上，样品11光致发光的光子由双向光纤8并送入光栅分光仪6，这样就实现了 PL与EL的复合检測。在检测过程中，通过调控操作通过光学显微镜9与正极导电探针3-2及样品台微动器对样品11正面微区结构作定位注入载流子激发EL发光。用电致发光(EL)和光致发光(PL)复合方法检测在氩气、氧气与氮气等不同氛围制备的硅氧化量子点发光样品11的发光谱如图5所示。
权利要求
1.一种发光材料的发光性质复合检测方法，其特征在于采用电极探针接触样品正面的微区结构和样品台导电板，对样品进行电泵浦，通过电极探针在样品正面的微区结构作定位注入载流子，使样品激发电致发光；同时采用激光作光源照射样品的微区结构，对样品进行光泵浦，通过光源入射或光纤定位导入光子，使样品激发光致发光；利用反射镜收集样品电致发光的光子与光致发光的光子，再通过光路送入光栅分光仪中，从而实现同时对样品进行电致发光和光致发光的复合检測。
2.根据权利要求I所述的发光材料的发光性质复合检测方法，其特征在于利用光学显微镜调控电极探针与激发光的微区定位操作。
3.ー种采用权利要求I所述的发光材料的发光性质复合检测方法的复合检测装置，包括样品台(1)，其特征在干在样品台(I)上设有样品台导电板(2)，在样品台导电板(2)上连接有负极导电探针(3-1)，在样品台导电板(2)上方设有正极导电探针(3-2)，在正极导电探针(3-2)的上方设有LD光源(7)，在样品台(I)上方的一侧设有反射镜(4)，在样品台(I)的另ー侧设有与反射镜(4 )对应的光路(5 )，在光路(5 )上连接有光栅分光仪(6 )。
4.根据权利要求3所述的复合检测装置，其特征在于在正极导电探针(3-2)的设有用于替代LD光源(7)、反射镜(4)及光路(5)的双向光纤(8)，双向光纤(8)与光栅分光仪(6)连接。
5.根据权利要求3或4所述的复合检测装置，其特征在于在正极导电探针(3-2)上方设有光学显微镜(9 )，在样品台(I)上设有样品台微动器(10 )。
全文摘要
本发明公开了一种发光材料的发光性质复合检测方法，采用电极探针接触样品正面的微区结构和样品台导电板，对样品进行电泵浦，通过电极探针在样品正面的微区结构作定位注入载流子，使样品激发电致发光；同时采用激光作光源照射样品的微区结构，对样品进行光泵浦，通过光源定位导入光子，使样品激发光致发光；利用反射镜收集样品电致发光的光子与光致发光的光子，再通过光路送入光栅分光仪中，从而实现同时对样品进行电致发光和光致发光性质的复合检测。对于研究光子作用的激发和探针注入载流子的激发的机理和应用有重要作用。
文档编号G01N21/63GK102680433SQ20121011306
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者黄伟其 申请人:贵州大学