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椭偏成像技术(八)椭偏成像技术的未来展望椭偏成像测量技术迄今发展仅二十几年,仍然是一个新兴的领域,有着广阔的前景和巨大的发展空间。椭偏测量具有非接触性、非破坏性、测量精度高和适于测量较薄膜层的特点, 成为了半导体业常用的薄膜测量工具。由于半导体制造业在器件关键尺寸上的测量要求越来越精确, 薄膜常用材料日益多样化, 薄膜的结构越来越复杂, 需要进一步改进椭偏仪。主要的发展趋势可以分为如下几个方面。1)光谱椭偏成像技术发展至今可以实现200-1000 nm波段的测量,在对纳米结构的测量与表征中,可能需要获得更短波段的偏振信息,从而达到更高的横向分辨率,以分析样品的特性。实现椭偏成像技术对更宽波段的 ...
椭偏成像技术(七)椭偏成像技术在生物学的应用以及数据处理随着计算机的发展,椭偏成像技术由于自身的优势与特点,结合其他测量方法,能获得更为丰富的信息,在材料科学、生物学、半导体工业等领域得到广泛的应用。在生物学方面,椭偏成像技术是研究生物分子、固体表面吸附以及生物分子之间相互作用的一种简单、高效、准确的手段。绝大多数生物单分子薄膜是非常薄且是透明的,椭偏显微成像技术适合于观测如此薄的膜层 。椭偏成像技术与CCD相机的结合,克服了机械扫描成像速度慢的问题,使得实时检测成为可能,推动了该技术与生物芯片技术的组合,能够用于研究各种生物分子特异性结合反应,并能实时观察分子间相互作用过程,从 而进行有关表 ...
椭偏成像技术(六)椭偏成像技术在材料学和半导体的应用随着计算机的发展,椭偏成像技术由于自身的 优势与特点,结合其他测量方法,能获得更为丰富的信息,在材料科学、生物学、半导体工业等领域得到广泛的应用。在材料学方面,椭偏成像主要应用于对纳米薄膜的研究。例如,成像椭偏仪的横向分辨率达到1μm,光学特性映射到石墨烯薄片上之后,椭偏成像技术就可以用来从任何衬底上确定石墨烯薄膜的形状和层数,从中提取其光学性质从而分析不同衬底对石墨烯性质的影响。下图为成像椭偏仪获得的石墨烯薄片灰度图和光学显微镜获得的石墨烯薄片的对比。成像椭偏仪获得的石墨烯薄片灰度图和光学显微镜获得的石墨烯薄片的对比。(a)不同层数的石墨烯 ...
技术的结合,光谱椭偏技术提高了测量速度和准确性。通过与Muller矩阵的结合,光谱椭偏技术不再受光学分辨率极限的限制,提高了测量的准确性,可以获得更丰富的信息。2019年华中科技大学发明了基于液晶调相的垂直物镜式Muller矩阵成像椭偏仪,该仪器所用系统改变了之前普通倾斜镜面成像的结构,根本上避免了焦深小、视场窄的问题,可实现高分辨率、宽视场测量,可用于对纳米薄膜几何参数的测量。2018年韩国朝鲜大学提出用于表征多层膜结构的大面积光谱成像椭偏仪,利用宽带光源和成像光谱仪,光谱范围可以达到400-800nm。准直光束通过扩束器扩展,直径达到30mm,通过低放大率成像透镜得到旋转补偿器旋转引起的偏 ...
椭偏成像技术(四)光谱椭偏成像的发展(第二部分)相比传统光谱椭偏仪,Muller矩阵椭偏仪可以获得更丰富的信息,提供更高的灵敏度并且可以改变方位角以实现锥型衍射,可以实现纳米结构几何参数的大面积快速准确测量。该系统采用双旋转补偿器,具有宽波段测量能力,系统校准和数据处理都更加简便。该方法不仅具有传统Muller矩阵椭偏仪的优势,还拥有了显微成像技术高分辨率的优点,光谱范围达到190~1000 nm。在2016 年,华中科技大学刘世元课题组完成了国内首台高精度宽光谱Muller矩阵椭偏仪设备,其椭偏成像结构如下图所示。双旋转补偿器型 Mueller矩阵成像椭偏仪示意图光源发出的光经过消色差透镜和 ...
椭偏成像技术(三)- 光谱椭偏成像的发展之前光谱椭偏成像使用单色仪实现光谱测量,但单色仪光谱带宽较窄,阻挡大部分来自光源的能量,使入射光强度变弱,测量结果不理想。而新型技术利用宽带光源和白光干涉技术,在入射臂采用扫描干涉仪,通过扫描参考镜获得傅里叶光谱实现光谱测量,光源的光谱分布是中心波长为610nm和半峰全宽为170 nm。该技术极大地拓宽了光谱带宽,增大了光强,测量结果更加准确。椭偏仪大多采用透镜将宽带光束聚集在样品表面,然而透射式光学系统设计无法满足宽光谱的测量要求,在深紫外情况下会产生明显的色差问题。直到 2013 年,电子科技大学物理电子学院和中科院微电子所改变聚焦成像系统,研制了基 ...
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