PL測試是一種無損的測試方法，可以快速、便捷地表征半導(dǎo)體材料的缺陷、雜質(zhì)以及材料的發(fā)光性能。其主要功能包括：1）組分測定；對(duì)三元或四元系合金，如InGaN等，通過PL 峰位確定半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，進(jìn)而確定材料組分X；2）雜質(zhì)識(shí)別；通過光譜中的特征譜線位置，可以識(shí)別材料中的雜質(zhì)元素；3）雜質(zhì)濃度測定；4）半導(dǎo)體材料的少數(shù)載流子壽命測量；5）位錯(cuò)等缺陷的相關(guān)作用研究。

基本原理：

光致發(fā)光大致經(jīng)過光吸收、能量傳遞及光發(fā)射三個(gè)主要階段，光的吸收及發(fā)射都發(fā)生于能級(jí)之間的躍遷，都經(jīng)過激發(fā)態(tài)。而能量傳遞則是由于激發(fā)態(tài)的運(yùn)動(dòng)。光吸收：樣品受到紫外或可見光的照射，導(dǎo)致材料中的電子躍遷到高能態(tài)，在價(jià)帶留下空穴，電子和空穴各自在導(dǎo)帶和價(jià)帶中占據(jù)*低激發(fā)態(tài)，即導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂，成為準(zhǔn)平衡態(tài)，也是一種暫態(tài)，不穩(wěn)定狀態(tài)，能量傳遞：準(zhǔn)平衡態(tài)下的電子和空穴復(fù)合發(fā)光，產(chǎn)生特定波長的光子，激發(fā)的電子在一段時(shí)間后返回到低能態(tài)。光發(fā)射：在電子返回低能態(tài)的過程中，釋放出能量，以光子的形式發(fā)射出來。電子躍遷到不同的低能級(jí)，就會(huì)發(fā)出不同的光子，但是發(fā)出的光子能量肯定不會(huì)比吸收的能量大。這發(fā)射的光子具有不同的波長，可用于研究材料的性質(zhì)。通過探測光的強(qiáng)度或能量分布得到曲線，形成光致發(fā)光譜(PHOTOLU-MINESCENCE SPECTROSCOPY，簡稱PL譜)。

半導(dǎo)體晶圓缺陷與少子壽命測試系統(tǒng)-SPM900主要應(yīng)用與功能
組分測定

通過測量光致發(fā)光峰位來確定半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，從而推斷材料的組成。例如，MAPBIBR:-X 的帶隙隨X值而變化，因?yàn)榘l(fā)光的峰值波長取決于禁帶寬度且禁帶寬度和X值有關(guān)，因此通過發(fā)光峰峰值波長可以測定組分百分比X值。

雜質(zhì)識(shí)別

通過測量材料的光致發(fā)光光譜，標(biāo)定特征譜線的位置，可以識(shí)別材料中的雜質(zhì)元素，以及對(duì)雜質(zhì)濃度進(jìn)行測定。

位錯(cuò)缺陷研究

光致發(fā)光可以提供有關(guān)材料的結(jié)構(gòu)、成分及環(huán)境原子排列的信息，是一種非破壞性的、靈敏度高的分析方法。光致發(fā)光光譜可以用來研究晶體缺陷，例如離子空位和取代，這對(duì)于鈣鈦礦這樣的材料尤其重要。過多的缺陷會(huì)導(dǎo)致電子與空穴進(jìn)行非輻射復(fù)合并以熱能的形式耗散，降低材料的光致發(fā)光性能以及光伏性能。

載流子壽命研究

可以通過強(qiáng)度相關(guān)的光致發(fā)光壽命測量,確定載流子擴(kuò)散的影響以及其對(duì)總體壽命的影響。

實(shí)測數(shù)據(jù)
晶圓級(jí)半導(dǎo)體光致發(fā)光譜測試系統(tǒng)（穩(wěn)態(tài) / 時(shí)間分辨）

Wafer-scale Semiconductor Photoluminescence (PL)

Mapping System (Steady-state / Time-resolved)

針對(duì)光電半導(dǎo)體晶圓的發(fā)光特性檢測需求，以共聚焦方式在晶圓表面逐點(diǎn)采集光致發(fā)光光譜并成像。

· 整晶圓上的熒光強(qiáng)度、波長、壽命等發(fā)光參數(shù)的一致性評(píng)估

· 雜質(zhì)、缺陷、組分等對(duì)復(fù)合機(jī)制的影響

智能化軟件平臺(tái)和模塊化設(shè)計(jì)
· 統(tǒng)一的軟件平臺(tái)和模塊化設(shè)計(jì)

· 良好的適配不同的硬件設(shè)備：平移臺(tái)、顯微成像裝置、光譜采集設(shè)備、自動(dòng)聚焦裝置等

· 成熟的功能化模塊：晶圓定位、光譜采集、掃描成像Mapping、3D層析，Raman Mapping，F(xiàn)LIM，PL Mapping，光電流Mapping等。

· 智能化的數(shù)據(jù)處理模組：與數(shù)據(jù)擬合、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等結(jié)合的在線或離線數(shù)據(jù)處理模組，將光譜解析為成分、元素的分布等，為客戶提供直觀的結(jié)果。可根據(jù)客戶需求定制光譜數(shù)據(jù)解析的流程和模組

· 可根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制化的界面設(shè)計(jì)和定制化的RECIPE流程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的采集和數(shù)據(jù)處理功能。

顯微光譜成像控制軟件界面