[发明专利]一种GaN外延晶片界面热阻的测量方法以及装置

权利要求书

1.一种GaN外延晶片界面热阻的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

发射紫外脉冲激光，所述紫外脉冲激光用于对待测GaN外延晶片加热；

发射连续激光，所述连续激光作为探测激光；

将紫外脉冲激光扩束；

将紫外脉冲激光与连续激光进行合束并共轴；

紫外脉冲激光与连续激光汇聚到待测GaN外延晶片上；

接收从待测GaN外延晶片表面反射回来的光信号；

根据光热效应，通过所述光信号的变化强度评估GaN外延晶片表面温度的变化，得到瞬态热反射曲线；

通过拟合程序拟合来获得待测GaN外延晶片界面热阻。

2.根据权利要求1所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法，其特征在于，所述接收从待测GaN外延晶片表面反射回来的光信号之前，还包括以下步骤：

滤掉紫外脉冲激光，用于消除脉冲信号对热反射信号的影响。

3.根据权利要求1所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法，其特征在于，所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法还包括：

实时监测GaN外延晶片表面的紫外脉冲激光与连续激光的光斑。

4.根据权利要求1所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法，其特征在于，所述紫外脉冲激光波长为355nm。

5.根据权利要求1所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法，其特征在于，所述连续激光波长为325nm。

6.根据权利要求1所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法，其特征在于，将所述紫外脉冲激光扩束至紫外脉冲激光的光斑比连续激光的光斑大至少一个数量级，所述扩束后的紫外脉冲激光的光斑半径为70~90μm。

7.根据权利要求1所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法，其特征在于，所述通过拟合程序拟合来获得待测GaN外延晶片界面热阻包括以下步骤：

将瞬态热反射曲线导入GaN层、界面热阻层以及衬底层的三层传热模型中；

设置GaN层与衬底层的厚度、热导率、比热容、密度，以及紫外脉冲激光的光斑半径、脉冲宽度；

输入界面热阻层的厚度、热导率，进行自动拟合，如果输出的模拟信号的曲线和所述瞬态热反射曲线各点之间的差值不在最小二乘法给出的范围内，则再次输入界面热阻层的厚度、热导率，如果模拟信号的曲线和所述瞬态热反射曲线各点之间的差值满足最小二乘法给出的范围时，输出拟合结果并导出拟合结果图。

8.一种权利要求1至7中任意一项所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法所使用的装置，其特征在于，包括：紫外脉冲激光器、连续激光器、透镜组、二向色分光镜、紫外线聚焦物镜、光电探测器；其中，

紫外脉冲激光器用于产生紫外脉冲激光；

连续激光器用于产生连续激光；

透镜组用于将紫外脉冲激光扩束；

二向色分光镜用于将扩束后的紫外脉冲激光和连续激光合束并共轴，所述二向色分光镜与其所在平面成45°角入射的紫外脉冲激光为全透射，所述二向色分光镜与其所在平面成45°角入射的连续激光为全反射；

紫外线聚焦物镜用于将所述共轴的紫外脉冲激光和连续激光汇聚到待测GaN外延晶片上；

光电探测器用于接收从待测GaN外延晶片表面反射回来的光信号，再由示波器显示。

9.根据权利要求8所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法所使用的装置，其特征在于，还包括：半透镜、带通滤波片、凸透镜；其中，

半透镜用于透射和反射从待测GaN外延晶片表面反射回来的紫外脉冲激光和连续激光；

带通滤波片用于滤掉紫外脉冲激光；

凸透镜用于将所述滤掉紫外脉冲激光的光信号聚焦到光电探测器。

10.根据权利要求8所述的GaN外延晶片界面热阻的测量方法所使用的装置，其特征在于，还包括：CCD相机；所述CCD相机用于实时监测GaN外延晶片表面的紫外脉冲激光与连续激光的光斑。