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2025-01-21 09:33:41自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量評(píng)估: 自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量評(píng)估是對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或設(shè)備的性能、準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行評(píng)估的過程。它通常包括數(shù)據(jù)比對(duì)、精度測(cè)試、穩(wěn)定性分析等方面，以確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量評(píng)估在環(huán)境監(jiān)測(cè)中至關(guān)重要，它有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常問題，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可信度，為環(huán)境管理和決策提供科學(xué)依據(jù)。

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2021-01-20
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自動(dòng)監(jiān)測(cè)質(zhì)量評(píng)估問答

2023-06-26 14:52:50無損無接觸定量評(píng)價(jià)！GaN晶體質(zhì)量評(píng)估新思路——ODPL法！: 隨著疫情三年的結(jié)束，大家又開始馬不停蹄出差、旅游、返鄉(xiāng)，生活的壓力讓人喘不過氣。更別提出行的時(shí)候，還需要背一個(gè)很沉的電腦，以及與它適配的、同樣很沉的、形狀不規(guī)律的、看著就很糟心的電源適配器！有沒有一種東西，能夠讓大家的出行變得更加輕松（物理上）？那必須是現(xiàn)在越來越流行的氮化鎵（GaN）充電器了！一個(gè)氮化鎵充電器幾乎可以滿足所有出行充電的需求，并且占地空間小，簡直是出行神器！圖1 氮化鎵（GaN）充電器氮化鎵是一種無機(jī)物，化學(xué)式GaN，是氮和鎵的化合物，一種直接能隙（direct bandgap）的半導(dǎo)體材料。GaN材料具有寬禁帶、高臨界電場(chǎng)強(qiáng)度和高電子飽和速度等特點(diǎn)，其器件耐高溫、耐高壓、高頻和低損耗，大大提升電力器件集成度，簡化了電路設(shè)計(jì)和散熱支持，具有重要的價(jià)值和廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)在最火熱的第三代半導(dǎo)體材料，沒有之一。GaN的應(yīng)用不止在流行的充電器上，早在2014年日本科學(xué)家天野浩就憑借基于GaN材料的藍(lán)光LED獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。不過GaN就沒有缺點(diǎn)了嗎？或者說GaN沒有改善的地方了嗎？并不是， GaN技術(shù)的難點(diǎn)在于晶圓制備工藝。由于制備GaN的單晶材料無法從自然界中直接獲取，所以GaN的主要制備方法是在藍(lán)寶石、碳化硅、硅等異質(zhì)襯底上進(jìn)行外延。而現(xiàn)在由異質(zhì)外延生長的GaN普遍存在大量缺陷的問題。缺陷的存在勢(shì)必會(huì)影響到晶體的質(zhì)量，從而影響到材料和器件的電學(xué)性能，最終影響到未來半導(dǎo)體科技的快速發(fā)展。因此，降低GaN晶體里面的缺陷量，提高晶體質(zhì)量，是當(dāng)前第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域研究很重要的一個(gè)課題。GaN晶體質(zhì)量/缺陷評(píng)估的方法GaN晶體里面的雜質(zhì)、缺陷是非常錯(cuò)綜復(fù)雜的，無法單純通過某一項(xiàng)缺陷濃度或者雜質(zhì)含量來定量描述GaN晶體是否是高質(zhì)量，因此現(xiàn)在評(píng)價(jià)GaN晶體質(zhì)量的手段比較有限。根據(jù)現(xiàn)有的報(bào)道，大致有以下幾種：多光子激發(fā)光致發(fā)光法（Multiphoton-excitation photoluminescence method，簡稱MPPL）、蝕坑觀察法（Etch pit method）以及二次離子質(zhì)譜（Secondary-ion mass spectrometry，簡稱SIMS)。MPPL法多光子激發(fā)光致發(fā)光法采用長波長激發(fā)，遠(yuǎn)大于帶邊熒光波長。激發(fā)過程需要同時(shí)吸收二個(gè)或者多個(gè)光子。通過吸收多個(gè)脈沖光子，在導(dǎo)帶和價(jià)帶形成電子空穴對(duì)，隨后非輻射馳豫到導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂,最后產(chǎn)生帶邊發(fā)光和缺陷發(fā)光。通過濾波片獲得帶邊和缺陷發(fā)光光譜和光強(qiáng)，改變?nèi)肷涔獍叩奈恢?，從而得到樣品的熒光信?hào)三維分布，即三維成像。多光子熒光三維成像技術(shù)可以識(shí)別和區(qū)分不同類型的位錯(cuò)，但是無法定量評(píng)估GaN的晶體質(zhì)量，而且多光子激發(fā)的系統(tǒng)造價(jià)高。圖2 (a) Optical microscope image of etch pits. (b) 42 × 42 μm2 2D MPPL image taken at a depth of 22 μm. (c) 42 × 42 × 42 μm3 3D MPPL image, shown with contrast inverted參考文獻(xiàn)：Identification of Burgers vectors of threading dislocations in free-standing GaN substrates via multiphoton-excitation photoluminescence mapping' by Mayuko Tsukakoshi et al; Applied Physics Express, Volume 14, Number 5 (2021)蝕坑觀察法蝕坑觀察法通過適當(dāng)?shù)那治g可以看到位錯(cuò)的表面露頭，產(chǎn)生比較深的腐蝕坑，借助顯微鏡可以觀察晶體中的位錯(cuò)多少及其分布。該方法只適合于位錯(cuò)密度低的晶體，如果位錯(cuò)密度高，蝕坑互相重疊，就很難將它們區(qū)分。并且該方法是對(duì)晶體有損傷的，做不到無損無接觸。圖3 蝕坑觀察法SIMS技術(shù)SIMS是利用質(zhì)譜法分辨一次離子入射到測(cè)試樣品表面濺射生成的二次離子而得到材料表面元素含量及分布的一種方法。SIMS可以進(jìn)行包括氫在內(nèi)的全元素分析，并分辨出同位素、化合物組分和部分分子結(jié)構(gòu)的信息。二次離子質(zhì)譜儀具有ppm量級(jí)的靈敏度，最高甚至達(dá)到ppb的量級(jí)，還具有進(jìn)行微區(qū)成分成像和深度剖析的功能。但是SIMS對(duì)晶體有損傷，無法做到無損。圖4 SIMS技術(shù)以上三種技術(shù)均是評(píng)估GaN晶體缺陷的方法，但是每一種都有其缺憾的地方，它們無法做到定量的去評(píng)價(jià)GaN晶體的質(zhì)量，而且具有破壞性。為了更好地定量評(píng)估GaN晶體質(zhì)量，濱松公司和日本Tohoku University的Kazunobu Kojima教授以及Shigefusa Chichibu教授從2016年開始合作研發(fā)了一套基于積分球的全向光致發(fā)光系統(tǒng)（Omnidirectional Photoluminescence，以下簡稱ODPL），該系統(tǒng)是第一個(gè)無損無接觸定量去評(píng)價(jià)GaN晶體質(zhì)量的方法/系統(tǒng)。ODPL系統(tǒng)ODPL系統(tǒng)是首個(gè)無接觸無損評(píng)價(jià)半導(dǎo)體材料晶體質(zhì)量的方法，通過積分球法測(cè)量半導(dǎo)體材料、鈣鈦礦材料的內(nèi)量子效率。該產(chǎn)品可以直接測(cè)量材料 IQE，具有制冷型背照式 CCD 高靈敏度以及高信噪比。圖5 ODPL測(cè)量方法示意圖傳統(tǒng)光致發(fā)光的量子效率測(cè)量指的是晶體的PLQY，即光致發(fā)光量子效率，其定義為：PLQY = 樣品發(fā)射的光子數(shù)/樣品吸收的光子數(shù)圖6 GaN樣品在積分球下的發(fā)射光譜PLQY是表征晶體發(fā)光效率最常見的參數(shù)之一，對(duì)于絕大多數(shù)的發(fā)光材料，PLQY都是黃金標(biāo)準(zhǔn)。但是對(duì)于GaN晶體，PLQY的表征顯得不足。上圖可見，GaN的光致發(fā)射光譜呈雙峰形狀，這是由于GaN晶體中的缺陷等，會(huì)將GaN本身發(fā)射的PL再次吸收然后發(fā)射（光子回收Photon Recycling現(xiàn)象）。圖7 ( a ) PL and ODPL spectra of the HVPE / AT - GaN crystal and ( b ) detectable light - travelling passes considered in the simulation of light extraction :(1) direct escaping from the surface :( ii ) scattered at the bottom and escaping from the surface : and ( ii ) direct eseaping from the edge .( c ) Refractive index and absorption spectra of HVPE / AT - GaN .因?yàn)榇嬖赑hoton Recycling的現(xiàn)象，GaN的PLQY不足以表征其發(fā)光轉(zhuǎn)化效率，而真正可以表征GaN晶體發(fā)光轉(zhuǎn)化效率的定義是其真正的內(nèi)量子效率：IQE = 樣品產(chǎn)生的光子數(shù)/樣品吸收的光子數(shù)圖8 GaN樣品的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射光譜IQE是GaN晶體的PLQY考慮LEE和光子回收現(xiàn)象以后的參數(shù)，更能直觀、定量反映GaN晶體的質(zhì)量。圖9 高IQE和低IQE晶體的對(duì)比高IQE的GaN晶體通常表現(xiàn)為：高載流子濃度、低穿透位錯(cuò)密度、低雜質(zhì)濃度、低點(diǎn)缺陷濃度、高激發(fā)功率密度。圖10 不同穿透位錯(cuò)密度晶體的IQE結(jié)果對(duì)比免費(fèi)樣機(jī)預(yù)約ODPL現(xiàn)在ODPL樣機(jī)開放免費(fèi)預(yù)約試用活動(dòng)，有意向的客戶請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)留言“樣機(jī)試用”小編看到之后會(huì)第一時(shí)間與您聯(lián)系，樣機(jī)數(shù)量有限，先到先得喲~圖11 ODPL樣機(jī)展示以上有關(guān)新品的信息已經(jīng)全部介紹完畢了，如有任何疑問，歡迎在評(píng)論區(qū)留言喲。