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太赫兹成像在太阳能电池和半导体工艺检测中的应用【搜龙体育】
2021-09-27 [45615]
本文摘要:太赫兹光学系统经过过去十来年的发展至此成熟期。

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太赫兹光学系统经过过去十来年的发展至此成熟期。推展其发展的一个最重要驱动力是构建光学技术在通信领域的用于,构建了紧凑型、高性能时域光谱(TDS)系统。在现代太赫兹TDS系统中,光纤耦合构建元件早已几乎代替了分布式自由空间光学器件。

这不仅意味著在空间市场需求方面具备优势,也不利于将太赫兹测量性能构建到各种类型的科学和工业应用于系统中。具体来说,晶圆分析系统就可以利用太赫兹微探针来构建高分辨率将近场光学。据麦姆斯咨询报导,坐落于德国慕尼黑的TopticaPhotonics公司TeraFlash系统是一种基于光纤结构的太赫兹TDS模块,将光学和电子元件高度构建一体。

整个系统还包括一个飞秒级脉冲激光器、光学延后元件以及数据采集和掌控单元,全部构建在一个19英寸大小的机架加装盒中。唯一的外部元件是两个光纤耦合光导(PC)天线,用作产生和观测由TDS模块光唤起产生的太赫兹电磁辐射。商业统合通过光纤/电缆相连外部太赫兹天线元件和TDS系统,归功于其较小的空间尺寸和免遭射频(RF)信号干扰能力,将把太赫兹检测引进新的应用环境。我们的太赫兹系统工作波长为1550nm,将Toptica的TDS模块与PC近场探针融合在一起,可使光纤中的信号色散最小化,并将光学取样脉冲的持续时间维持在100fs以下。

所获得的太赫兹系统只需20ms就可记录原始的太赫兹时域瞬态,这对于许多必须倒数太赫兹测量的应用于是一个相当大的优势,诸如在线质量检测、可用检测和基于光栅扫描的太赫兹(将近场)光学。与标准配置的自由空间传输测量忽略(其中发射器天线产生的太赫兹电磁辐射被光束升空并探讨到远场探测器天线上),我们基于光纤结构的太赫兹TDS系统将TeraFlash源模块与ProtemicsTeraCube近场扫瞄系统统合在一起,其中后者还包括一个用作太赫兹观测和光学的PC近场探针(ProtemicsTeraSpikeTD-800-X-HR-WT)(闻图1)。图1光学时域光谱单元(a)产生超快泵浦/观测信号,而近场扫瞄单元(b)还包括太赫兹发射器和近场探测器元件,以及用作高分辨率测绘的旋转台;被测试的样品或器件将读取到近场扫瞄单元中计算机单元掌控TDS模块以及将近场光学系统。

在测量过程中,光栅扫描系统的运动控制单元将样本的当前方位信息倒数传输给数据采集单元,将其与每个方位记录的太赫兹数据融合。具备低比特率的TDS模块可以在倒数运动下(无暂停和中断)展开表面扫瞄,构建原始的太赫兹瞬态观测。PC近场探针由一个1μm薄的低温生长而出砷化镓(GaAs)悬臂构成,该悬臂具备一对锥形电极,在探针尖端构成PC电源。

它可观测附近样品表面的太赫兹入射场。与近场电光晶体探针比起,它具备非破坏性和高灵敏度的特点。

衍射型探针不能观测样品横向方向的z场矢量,而孔径型探针不能观测水平方向的(x,y)场矢量。相比之下,我们的PC近场探测器可对x、y或z轴方向的场矢量分量选择性脆弱。科学应用当滑翔在被测样品表面几微米处展开测试时,凭借3~10μm的仅次于空间分辨率,Protemics太赫兹成像仪在工业和科学领域有了新的应用于有可能。例如,在科学领域,荷兰基础能源研究所(DIFFER)的研究人员找到,超强材料的共振频率在远场测量的数值与近场的测量结果差距相当大。

在他们的研究中指出,在1μm近距离检测的频率值为0.62THz,而在远场距离(大约24cm)则变成0.85THz。因此,对于这种结构的未来传感应用于,必要采访将近场特性是十分最重要的,将近场特性要求了传感器与被检测物之间相互作用的特性。

又如,密集的共振结构间耦合起到——引发电磁感应半透明效应——可以在相互作用的结构中被必要检测。有实例结果表明,通过将周期性超强材料的长程耦合状态回声到所牵涉到的超强分子的各个共振频率,可以将超强材料中的电磁诱导半透明亲率绝对值提升到>80%。


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