10月30日HORIBA舉辦了2017 Optical School系列在線講座第五場——光譜技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域中的應(yīng)用，涉及：拉曼、橢圓偏振、光學(xué)光譜和輝光放電，四種光學(xué)光譜技術(shù)，為大家?guī)頋M滿的知識技能包。

課上同學(xué)們積留言互動，那么針對這三種光學(xué)光譜技術(shù)，大家都有哪些疑問呢，我們一起來看一看。

光學(xué)光譜

1. 什么是CCD TE制冷？

CCD探測器的制冷方式一般分為兩種：熱電制冷（TE）和液氮制冷（LN2）。熱電制冷就是通過帕爾貼效應(yīng)，將熱量從芯片帶走；液氮制冷是通過液氮?dú)饣諢崃縼斫档蜏囟取?/span>

2. 5K和10K的低溫是怎么實(shí)現(xiàn)的。

采用低溫恒溫器，閉循環(huán)低溫恒溫器或消耗液氦型低溫恒溫器可以實(shí)現(xiàn)5K和10K的低溫，將樣品放置在低溫恒溫器中測量。

3. PL Mapping測量的是什么？

相對宏觀測試而言，微觀尺寸的光致發(fā)光光譜更能表征樣品的性質(zhì)，并且能夠展現(xiàn)更多的細(xì)節(jié)信息，在進(jìn)行顯微測量時(shí)，我們對整個(gè)樣品表面進(jìn)行掃描，得到所有測量點(diǎn)的光致發(fā)光光譜，這個(gè)過程稱為Mapping。

4. MicOS的PL和拉曼光譜儀測試的PL譜是一樣的嗎？

原理上是一樣的，都屬于光致發(fā)光光譜，區(qū)別在于：MicOS光譜儀所采用的光譜儀焦距長度跟拉曼光譜儀不一樣，光譜分辨率也不一樣；拉曼光譜儀主要是為了拉曼測試而設(shè)計(jì)，它的探測器CCD通常覆蓋到1000nm左右，有些型號的拉曼光譜儀不能拓展光譜范圍到近紅外波段，而MicOS可以靈活方便地拓展光譜范圍從紫外到近紅外（200-1600nm）。

5. 激光測試固體光譜時(shí)需要濾光片嗎？

推薦加濾光片，因?yàn)榧ぐl(fā)激光的能量很強(qiáng)，激發(fā)樣品的同時(shí)，部分激發(fā)光會通過反射與信號光一起進(jìn)入探測系統(tǒng)，可能產(chǎn)生雜散光，為了避免干擾，建議加入濾光片將激發(fā)光濾除。因?yàn)樾盘柟饽芰枯^低，波長比激發(fā)光長，所以只需要加入截止波長在激發(fā)光和信號光之間的濾光片即可。此外，如果激發(fā)光的二級衍射光與信號光波長重疊的話，那么也需要加入濾光片將激發(fā)光波長濾除從而消除激發(fā)光的二級衍射光。

6. 這里的PL發(fā)光和壽命測量與熒光光譜儀測得熒光光譜和壽命有什么區(qū)別？

熒光也是一種光致發(fā)光，但是熒光光譜儀通常用氙燈作為激發(fā)光源，能量比較低，對于寬帶隙材料可能無能為力，定制化光致發(fā)光系統(tǒng)用激光作為激發(fā)光源，可以成功激發(fā)大部分樣品。此處提到的壽命測試功能與HORIBA熒光光譜儀的壽命功能原理相同，并無區(qū)別，不過MicOS中測量熒光壽命是在顯微下測量的，而熒光光譜儀通常是在宏觀光路中測量的。

7. 使用光纖導(dǎo)入光譜儀（iHR550）時(shí)，狹縫的寬度對分辨率還會有影響嗎？

采用光纖導(dǎo)入信號光到iHR550光譜儀時(shí)，一般會采用光纖適配器將光纖連接到光譜儀，此時(shí)狹縫寬度對光譜分辨率的影響需要分兩種情況討論：

（1）如果光纖出來的信號光光斑通過光纖適配器耦合到光譜儀狹縫上是小于狹縫寬度，那么狹縫寬度的變化對光譜分辨率無影響；

（2）如果光纖出來的信號光光斑通過光纖適配器耦合到光譜儀狹縫上是大于狹縫寬度，那么狹縫寬度的變化對光譜分辨率有影響，狹縫越大分光譜分辨率越低。

8. 光柵的刻線密度怎么去選擇？

光柵刻線密度的選擇主要考慮兩個(gè)因素：分辨率和光譜范圍。相同焦長光譜儀配置的光柵刻線密度越高，光譜分辨率越高，但是所能使用的zui長波長范圍越窄；光柵刻線密度越低，光譜分辨率越低，但是低刻線密度光柵能覆蓋的zui長波長越長；所以要綜合平衡考慮，一塊光柵覆蓋范圍不夠可以選擇多塊光柵以拓展光譜范圍。

9. MicOS激光照射到樣品上的光強(qiáng)和光斑大小?

MicOS的激光光斑照射到樣品上的光強(qiáng)與所采用的激光器功率大小相關(guān)，所采用激光器功率越高照射到樣品的光強(qiáng)越大。激光照射到樣品的光斑大小與耦合方式（光纖耦合還是自由光路耦合）以及所采用的物鏡倍率相關(guān)，如采用100倍物鏡，采用光纖耦合激光，光斑小于10um；采用自由光路耦合激光，光斑小于2um。

拉曼光譜

1. 用532nm激光測試的深度為多少？（實(shí)驗(yàn)中測試不到厚度為100nm薄膜的Raman光譜）

總體來說，入射深度與激光器的波長和材料本身消光系數(shù)相關(guān)。激光越偏紅光，其入射深度越深；消光系數(shù)越小，入射深度越深。所以，532 nm針對不同材料的入射深度不一樣，一般來說，對單晶硅的入射深度約為1微米。厚度不到100 nm的薄膜需要考慮使用325 nm激光器檢測。

2. 老師，實(shí)際測試比如石墨烯，532,633,785測試D,G,2D頻移和相對強(qiáng)度都不一樣，這是什么原因呢？

可以考慮的原因：三個(gè)激光器是否校準(zhǔn)好；激光器的能量是否合適，是否某一個(gè)激光能量過高將樣品破壞。一般石墨烯測試，激光能量的選擇建議從低到高嘗試；考慮機(jī)理方面解釋，激光和樣品的是否有耦合效應(yīng)。墨烯測試，推薦532 nm激光器。

3. HORIBA提供拉曼與SEM聯(lián)用的改裝服務(wù)嗎？我們實(shí)驗(yàn)室對這個(gè)比較干興趣，想了解一下我們的電鏡可不可以改裝？

國內(nèi)和國外都有已經(jīng)完成的案例。若有需求，請進(jìn)一步！

4. 我們處理拉曼光譜的時(shí)候有時(shí)候要使用歸一化的方法，這個(gè)對結(jié)果分析會有影響嗎？

歸一化一般不會對結(jié)果分析產(chǎn)生影響。歸一化操作是對光譜中所有的拉曼峰等比例的放大和縮小，不會影響峰的位置和形狀。若還有擔(dān)心，可以考慮提高光譜的信噪比。

5. 半高寬和強(qiáng)度是怎么成像的？

若使用的是Labspec 6軟件，至少有兩種成像方法可以實(shí)現(xiàn)半高寬和強(qiáng)度成像。夾峰法：用線夾住需要成像的峰，在Analysis中，進(jìn)入 Map characterization中選擇對應(yīng)的Height, area, position, width進(jìn)行成像。分峰擬合法：對所需成像的峰進(jìn)行分峰擬合后，直接選擇各參數(shù)成像。夾峰法，目前zui多同時(shí)可以做三個(gè)峰的成像；分峰擬合理論上可以實(shí)現(xiàn)所有峰的成像。

6. 如何用325nm激光器測拉曼光譜，PL和BPF這兩塊濾光片怎么用？

使用325nm測試和其它的激光器測試類似，需要注意的是：激光器穩(wěn)定半小時(shí)，軟件中勾選紫外測試，使用紫外物鏡，激光光斑進(jìn)行聚焦。PL和BPF濾光片都是為了濾去激光器的等離子體線，PL和BPF分別針對測試PL和拉曼。

7. 老師，做拉曼成像的時(shí)候勾選SWIFT，老是提示不兼容是怎么回事？

可以考慮：是否工作在單窗口的模式下；成像區(qū)域的選擇是否是長方形；控制盒上的開關(guān)是撥到SWIFT模式下。

8. 100nm薄膜測試不到信號（532nm激發(fā)）

答案見問題一。

9. 老師，可不可以用顯微共聚焦拉曼測重金屬的濃度？

重金屬的濃度目前還沒有用拉曼直接測試的好方法。但有間接的方法：加入指示劑，通過指示劑間接測試重金屬的濃度；做成傳感器（DNA/蛋白/小分子等為傳感元件），以拉曼信號為輸出。

10. 老師您好，樹脂樣品532nm激光器基線上飄嚴(yán)重，降低hole值仍然，切換785nm后基線下飄，這個(gè)是熒光引起的嗎，應(yīng)如何調(diào)節(jié)或者加激光器呢？

熒光背景干擾的可能性比較大?？s小Hole只能抑制熒光，不能消除熒光。建議先利用532 nm做個(gè)PL光譜看一看。降低激光能量；更換測量點(diǎn)；若熒光背景還是比較高，可以考慮選用紫外和更紅外激光器試一試。

橢圓偏振

1. 請問在測試的時(shí)候起偏器不動但是檢偏器旋轉(zhuǎn)嗎？

在UVISEL系列橢偏儀中，起偏器和檢偏器均保持固定，由相位調(diào)制器PEM起到調(diào)制偏振光的作用，沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動的干擾，保證了儀器對橢偏角測試的高精度。

2. 為什么可以測SIGe的組分？

研究表明SiGe合金的含量與介電方程的實(shí)部有關(guān)，介電方程實(shí)部是通過橢偏儀分析得到的，因此在進(jìn)行了大量標(biāo)準(zhǔn)樣品與實(shí)部的關(guān)系推導(dǎo)后，可以根據(jù)未知含量樣品的介電方程實(shí)部推算出合金含量。

3. 要測試膜厚度，需要這個(gè)樣品是透明的嗎?

樣品可以是不透明的硅基底或透明的玻璃基底等，待測試薄膜需要是光學(xué)透明的，以便橢偏儀分析反射之后的偏振光信號。

4. 不轉(zhuǎn)怎么測橢偏角？

UVISEL系列橢偏儀采用PEM相位調(diào)制技術(shù)，調(diào)制器雖然保持靜止，但其內(nèi)部光學(xué)元件的雙光軸相位以50KHz高頻發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)偏振光的調(diào)制。

5. 橢偏儀的入射角是可調(diào)的嗎？是固定幾個(gè)值還是連接可調(diào)？

入射角是連續(xù)可調(diào)的，但通常測試使用55-75度，主要與樣品的布儒斯特角相近即可。例如，大多數(shù)半導(dǎo)體樣品的布儒斯特角在70度附近，玻璃等樣品在55度附近。

6. 測SiGe的組分與測帶隙寬度有關(guān)嗎？

沒有

7. 橢偏儀可以測不透明的樣品嗎？

無法用肉眼判斷樣品是否光學(xué)透明，一般來說肉眼看到透明的樣品，可透過可見光，而有些樣品如SOI中的頂層硅薄膜，可見不透過，但仍然可以使用橢偏測試分析，因?yàn)槠鋵t外透過。

8. 可以測碳納米管嗎？

可以測試均勻的CNT薄膜，由于光斑大小限制不能測試單根納米管

9. 是相位調(diào)制器每變一下，收集一組光強(qiáng)嗎？那請問相位改變一個(gè)周期內(nèi)會采集多少組數(shù)據(jù)來計(jì)算psi 和delta。

是的，通常8-16點(diǎn)

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