10月30日HORIBA舉辦了2017 Optical School系列在線講座第五場(chǎng)——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(shí)技能包。

課上同學(xué)們積留言互動(dòng)，那么針對(duì)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(cè)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(cè)量。

3. PL Mapping測(cè)量的是什么？

相對(duì)宏觀測(cè)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(cè)量時(shí)，我們對(duì)整個(gè)樣品表面進(jìn)行掃描，得到所有測(cè)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(cè)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(zhǎng)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(cè)試而設(shè)計(jì)，它的探測(cè)器CCD通常覆蓋到1000nm左右，有些型號(hào)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(cè)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(huì)通過反射與信號(hào)光一起進(jìn)入探測(cè)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?hào)光能量較低，波長(zhǎng)比激發(fā)光長(zhǎng)，所以只需要加入截止波長(zhǎng)在激發(fā)光和信號(hào)光之間的濾光片即可。此外，如果激發(fā)光的二級(jí)衍射光與信號(hào)光波長(zhǎng)重疊的話，那么也需要加入濾光片將激發(fā)光波長(zhǎng)濾除從而消除激發(fā)光的二級(jí)衍射光。

6. 這里的PL發(fā)光和壽命測(cè)量與熒光光譜儀測(cè)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(duì)于寬帶隙材料可能無(wú)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(cè)試功能與HORIBA熒光光譜儀的壽命功能原理相同，并無(wú)區(qū)別，不過MicOS中測(cè)量熒光壽命是在顯微下測(cè)量的，而熒光光譜儀通常是在宏觀光路中測(cè)量的。

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

采用光纖導(dǎo)入信號(hào)光到iHR550光譜儀時(shí)，一般會(huì)采用光纖適配器將光纖連接到光譜儀，此時(shí)狹縫寬度對(duì)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(hào)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(duì)光譜分辨率無(wú)影響；

（2）如果光纖出來的信號(hào)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)波長(zhǎng)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(zhǎng)波長(zhǎng)越長(zhǎng)；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(cè)試的深度為多少？（實(shí)驗(yàn)中測(cè)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(zhǎng)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(duì)不同材料的入射深度不一樣，一般來說，對(duì)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(cè)。

2. 老師，實(shí)際測(cè)試比如石墨烯，532,633,785測(cè)試D,G,2D頻移和相對(duì)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(cè)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(cè)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(duì)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(guó)內(nèi)和國(guó)外都有已經(jīng)完成的案例。若有需求，請(qǐng)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(duì)結(jié)果分析會(huì)有影響嗎？

歸一化一般不會(huì)對(duì)結(jié)果分析產(chǎn)生影響。歸一化操作是對(duì)光譜中所有的拉曼峰等比例的放大和縮小，不會(huì)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(duì)應(yīng)的Height, area, position, width進(jìn)行成像。分峰擬合法：對(duì)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(cè)拉曼光譜，PL和BPF這兩塊濾光片怎么用？

使用325nm測(cè)試和其它的激光器測(cè)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(cè)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(duì)測(cè)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(zhǎng)方形；控制盒上的開關(guān)是撥到SWIFT模式下。

8. 100nm薄膜測(cè)試不到信號(hào)（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(cè)重金屬的濃度？

重金屬的濃度目前還沒有用拉曼直接測(cè)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(cè)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(hào)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(cè)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(qǐng)問在測(cè)試的時(shí)候起偏器不動(dòng)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(dòng)的干擾，保證了儀器對(duì)橢偏角測(cè)試的高精度。

2. 為什么可以測(cè)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(cè)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(cè)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(hào)。

4. 不轉(zhuǎn)怎么測(cè)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(cè)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(cè)SiGe的組分與測(cè)帶隙寬度有關(guān)嗎？

沒有

7. 橢偏儀可以測(cè)不透明的樣品嗎？

無(wú)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(cè)試分析，因?yàn)槠鋵?duì)近紅外透過。

8. 可以測(cè)碳納米管嗎？

可以測(cè)試均勻的CNT薄膜，由于光斑大小限制不能測(cè)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(qǐng)問相位改變一個(gè)周期內(nèi)會(huì)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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