
应用案例
膜光子晶体器件的无损测量
在进行膜光子晶体器件测量中,我们使用Sensofar的S neox进行测量。
S neox 提供多达 4 种不同的光源(红、绿、蓝和白),多光源在这其中尤为重要,因为使用带有红光源的 2D 明场高放大倍数成像使我们能够探测膜下原本不可见的特征。目的是对在薄 (250 nm) 悬浮 GaAs 膜上制造的光子晶体器件进行高精度 (亚微米级) 无损表征。
测量 我们使用 150 倍物镜,利用显微镜的四个 LED 光源,通过明场显微镜观察发泡膜装置。
然而,在某些器件中,例如含有介电层的器件,光线可以穿透表层,提供内部信息,这一点非常有用。因此,我们尝试将这一技术应用到我们的发泡膜器件中。众所周知,砷化镓在室温下的间隙能为 1.52 eV(815 nm),因此在可见光谱范围内是不透明的。
在所有较短的波长上,砷化镓的吸收系数都很大,而且与波长密切相关:在 Sensofar 显微镜中使用的红光 LED(3.9µm-1,波长 630nm)和蓝光 LED(20.4µm-1,波长 460nm)之间,吸收系数相差 5 倍。不过,对于我们使用的薄膜(250-260 纳米)来说,从设备底部恢复有用信息的机会很大,至少使用红光时是如此,因为红光被膜吸收的较少。
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
图 2. PhC 膜器件的明场图像,均使用 x150 物镜拍摄(明场,变焦4x )。 光源为红色 LED(a)、绿色 LED(b)、蓝色 LED(c)和白色 LED(d)。在(e)和(f)中,我们可以看到分别用红色和蓝色 LED 灯拍摄的暗场图像(对应于 a 和 c 中的明场图像)。
在图 2a-d 中,图像显示为灰色六边形,在这两幅图像中,我们还观察到一些颗粒,因此可以推断出这些颗粒位于设备表面而非下面。
结论 在对薄膜半导体器件成像时,我们能够使用红光通过薄膜成像,而蓝光仅显示器件的表面。使用蓝色和红色明场成像,我们可以比较光子器件的“顶部”和“内部”图像。S neox 3D光学轮廓仪在2D明场成像模式下非常快速、无损,使我们能够对原本不可见的设备特征进行成像。它在许多类型的MEMS器件的表征中非常有用,因为Si的光吸收显示出与GaAs相似的趋势。