一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置

1.本发明属于半导体检测技术领域，具体涉及一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置。


背景技术：

2.近年来，钙钛矿型半导体材料在太阳能电池、led等领域取得了重要的进展。由于钙钛矿材料优异的光电性质，钙钛矿单晶在x射线探测器方面表现出了巨大的潜力。在高能x射线照射下，半导体材料将产生光电转换效应，形成剧烈的离子迁移现象。目前，利用同步辐射x射线研究半导体材料在高能辐射状态下离子迁移的报道少之又少。
3.本发明基于上海光源同步辐射x射线装置，设计了一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测平台，能够实时观测半导体在同步辐射x射线照射下的电荷运输行为，并通过样品产生的x射线衍射信号表征样品微观结构信息。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置，以实时观测半导体在同步辐射x射线照射下的电荷运输行为，并通过样品产生的x射线衍射信号表征样品微观结构信息。
5.本发明提供的半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置，通过金属探针连接样品电极，检测样品在同步辐射x射线照射下的电荷运输行为和微观结构信息。所述检测平台包括：下压螺钉、壳体、固定支杆、弹簧、金属探针、固定螺栓、下压棒、导线；其中：
6.所述下压棒设置于长方形壳体内，其一端暴露于壳体之外；金属探针通过固定螺栓固定在下压棒暴露于壳体外一端端部；金属探针与导线连接，导线可以与外设的皮安表连接；下压棒中间通过横向的固定支杆固定，固定支杆固定于壳体的两侧壁；同时，下压螺钉从壳体的顶部下伸与下压棒的内侧端部接触；下压棒外侧通过弹簧悬挂于壳体出口处上方；
7.检测时，待测样品放至于金属探针处，检测样品在同步辐射x射线照射下产生的电流被金属探针接收，并通过导线传导到皮安表中，进行检测；样品产生的x射线衍射信号也能够通过同步辐射线站的探测器表征样品微观结构信息。
8.下压棒通过弹簧、下压螺钉和固定支杆实现上下运动，以保证金属探针与样品的接触。
9.所述壳体下部设置有磁铁，壳体和磁铁为装置整体提供稳固的状态。
10.在实际检测时，使用两台检测装置，具体操作流程为：首先将两台检测装置放置到样品电极的两端，并用底部磁铁稳定，金属探针被固定在固定螺栓上，其旋转角度可以通过固定螺栓的松紧调节，使金属探针位于样品电极的正上方，随后通过旋拧下压螺钉使金属探针接触到样品电极，最后用导线将金属探针和皮安表连接，开启x射线即可进行测试。
11.本发明检测平台，结构简单、体积小巧(体积约为2
×4×
3cm3)，有利于操作过程中
位置调整和空间利用，不会遮挡x射线。此外，测试样品通常是易损坏的，金属探针与电极的接触力不应过大，本发明可以通过下压螺钉调整接触力度，避免样品被损坏。本发明与同步辐射线站结合，使用同步辐射x射线测试样品的电荷运输行为的同时，还能通过同步辐射线站的x射线探测器实时表征样品的结构信息。
附图说明
12.图1是本发明的半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测平台正视图。
13.图2是本发明的半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测平台俯视图。
14.图3是本发明的半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测平台实际测试样品示意图。
15.图4是钙钛矿样品的x射线探测样品的响应电流及灵敏度图。
16.图5是x射线衍射信号表征钙钛矿样品微观结构信息图。
17.图中标号：1-下压螺钉，2-磁铁，3-壳体，4-固定支杆，5-弹簧，6-金属探针，7-固定螺栓，8-下压棒，9-导线。
具体实施方式
18.下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
19.实施例1
20.本实施例提供一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测平台的使用方法，包括如下步骤：
21.如图1-图3所示，将两个检测装置放置在样品两边，检测平台底部的磁铁2起到吸附、稳定作用。下压棒8的两端分别与固定支杆4和固定螺栓7连接，弹簧5为下压棒8提供向上的拉力保持不坠落。将两个金属探针6分别接触到样品上的两个电极，并拧紧固定螺栓7，随后通过下压螺钉1使下压棒8向下运动，与样品贴合稳固。导线9连接了金属探针6和皮安表，当样品被同步辐射x射线照射时，产生的电流将沿金属探针6和导线9到达皮安表被检测到。如图4所示，钙钛矿半导体器件在被同步辐射x射线照射时，皮安表的扫描电压范围设置为-0.05v～0.1v，测得样品产生了0.001578ma(1.578ua)的短路电流和0.08v的开路电压，同时样品产生的x射线衍射信号能够表征钙钛矿样品微观结构信息(如图5所示)。
22.实施例2
23.本实施例提供一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测平台的使用方法，包括如下步骤：
24.基于实施案例1的相关实验操作，开展钙钛矿样品的x射线探测实验。如图4所示，钙钛矿x射线探测样品在被同步辐射x射线照射时，皮安表的扫描电压范围同样设置为-0.05v～0.1v，测得样品产生了样品的响应电流及灵敏度等参数，同时样品产生的x射线衍射信号能够表征钙钛矿样品微观结构信息(同图5所示)。
25.本发明所提供的一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测平台可以实时检测样品在同步辐射x射线照射中的电荷输运行为，满足研究者需求。


技术特征：
1.一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置，其特征在于，通过金属探针连接样品电极，检测样品在同步辐射x射线照射下的电荷运输行为和微观结构信息；包括：下压螺钉、壳体、固定支杆、弹簧、金属探针、固定螺栓、下压棒、导线；其中：所述下压棒设置于长方形壳体内，其一端暴露于壳体之外；所述金属探针通过固定螺栓固定在下压棒暴露于壳体外一端端部；金属探针与导线连接，导线可以与外设的皮安表连接；下压棒中间通过横向的固定支杆固定，固定支杆固定于壳体的两侧壁；同时，下压螺钉从壳体的顶部下伸与下压棒的内侧端部接触；下压棒外侧通过弹簧悬挂于壳体出口处上方；检测时，待测样品放至于金属探针处，检测样品在同步辐射x射线照射下产生的电流被金属探针接收，并通过导线传导到皮安表中，进行检测；样品产生的x射线衍射信号也能够表征样品微观结构信息。2.根据权利要求1所述的半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置，其特征在于，所述下压棒通过弹簧、下压螺钉和固定支杆实现上下运动，以保证金属探针与样品的接触。3.根据权利要求1所述的半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置，其特征在于，所述壳体下部设置有磁铁，壳体和磁铁为装置整体提供稳固的状态。4.根据权利要求1-3之一所述的半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置，其特征在于，实际检测时，使用两台检测装置，具体操作流程为：首先将两台检测装置放置到样品电极的两端，并用底部磁铁稳定，将金属探针固定在固定螺栓上，其旋转角度通过固定螺栓的松紧调节，使金属探针位于样品电极的正上方，随后通过旋拧下压螺钉使金属探针接触到样品电极，最后用导线将金属探针和皮安表连接，开启x射线，进行测试。

技术总结
本发明属于半导体检测技术领域，具体为一种半导体器件电荷输运中同步辐射微观结构检测装置。本发明装置包括下压螺钉、壳体、固定支杆、弹簧、金属探针、固定螺栓、下压棒、导线等。通过调节下压螺钉、金属探针和固定螺栓可以实现探针与样品稳定的接触。样品在同步辐射X射线照射下产生的电荷被金属探针接收并通过导线传导到皮安表中。本发明能够实时观测半导体样品在同步辐射X射线照射下电荷运输行为以及该过程中的结构变化。该过程中的结构变化。该过程中的结构变化。


技术研发人员：杨迎国
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：2023.06.23
技术公布日：2023/9/23