宽禁带/超宽禁带半导体，是继Si和GaAs之后极其重要的半导体材料体系，应用于紫外光源、国家安全、移动通讯、高铁电网、新能源汽车等领域，对人民的生产生活、国家的产业升级、节能减排、国防军工都起到重要作用。例如，氧化镓具有耐压高、成本低等优势，在紫外光电、大功率电子器件应用中潜力巨大。

       深紫外光电探测具有灵敏度高、误报率低的优点，在导弹预警、臭氧层检查、火焰探测等领域应用广泛。深紫外光谱可研究宽禁带/超宽禁带半导体的电子结构，例如荧光强度、波长成像可用于器件缺陷检测、均匀性检测、失效分析，荧光寿命可用于研究材料的缺陷杂质行为、跃迁复合规律、载流子输运规律，变温测试，可用于研究能级结构机理。当温度降低，声子散射减少、浅能级被冻结，从而影响材料的荧光强度和荧光峰位置。通过对材料进行机理研究，可以对材料生长工艺优化、半导体材料元素掺杂提供参考依据，从而提升器件发光效率和光探测效率。

       目前国际上还没有时间和空间分辨深紫外光谱的商用设备，仅在少数顶尖的半导体光谱研究组有自己组装的深紫外光谱系统。

       度微光学在本系统中配置了212.8 nm皮秒激光器，构建了荧光测试模块和光电流测试模块，用于测试荧光光谱、荧光Mapping、荧光寿命和光电流响应谱、光电流Mapping，并完成了测试。其中，光电流响应测试波长范围为170 -2100 nm，特别是在170 -400 nm短波长范围内具有高灵敏反应。本系统测试温度可调范围大，为-190 - 400 ℃，平移台行程为160*160 um，精度可达4 nm。

荧光光谱

荧光mapping

荧光寿命

光电响应谱

光电流mapping

核心参数

光电流谱测试范围：170 -2100 nm；

荧光光谱测试范围：200 -1050 nm；

荧光测试分辨率：＜250 nm；

荧光寿命波长测试范围：250 -700 nm；

荧光寿命测试范围：100 ps-5 us；

Mapping范围：160*160 um；

Mapping分辨率：4 nm；

测试环境温度：-190 - 400 ℃（可升级到600℃）；

升降温线性速度：0 -10℃；

温度分辨率：±0.1℃；

 激光器波长：212.8 nm、193 nm（其他波长选配）

       光电流、光电压测试是研究器件光电特性的常用手段。本系统入射光谱仪可使用不同的光源，光源通过入射光谱仪进行分光，经过光谱仪进入显微光路系统，另外配置锁相放大器及斩波器、探针台，用于光电流响应及mapping的测试。

       荧光光谱常用于表征多种材料、设备，结合荧光寿命测试，揭示发光材料的动力学过程。本系统采用212.8 nm激光器作为荧光激发光源。出射光谱仪采用双出口，其中一个出口连接CCD探测器用于荧光及mapping的测试，另一个出口连接单光子探测器，可测试荧光寿命。

       另外配置高低温探针台和压电平移台。压电平移台用于扫描测试，平移台移台分辨率为4 nm，行程为160 um。高低温探针台用于测试时控制温度的变化，温度范围为-190 -600 ℃，升降温线性可控，速度为0 -10℃。

 深紫外光电测试系统构造示意

测试结果

氧化镓晶体的在不同温度下的荧光光谱

      氧化镓晶体在不同温度下的荧光光谱，测试采用212.8 nm激光光源激发，由图可见氧化镓的荧光峰在355nm、410nm，且温度越高，氧化镓的荧光强度越低。

氧化镓晶体在发光波长350nm处的荧光寿命曲线：激发光波长212.8nm，脉宽~10ns

            氧化镓晶体的荧光寿命，212.8 nm激光激发，荧光峰位置350 nm。可以观察到有两个快慢不同的荧光寿命。

 荧光量子点：光学显微图片和荧光扫描成像，扫描范围40μm*40μm

  625 nm量子点的荧光mapping，同样采用212.8 nm激光光源激发，荧光峰位置为625nm，扫描范围40*40 um，间隔为1 um。在不同位置上，荧光mapping的荧光强度与光学成像能对应得很好。 

二极管的光电压谱

        二极管的光电压谱，光源为氙灯，光电压曲线从190 nm左右开始上升，说明系统可以在200 nm以下工作。