[发明专利]快速检测II型红外超晶格界面质量的光谱方法和装置

摘要

本发明公开了一种快速检测II型红外超晶格界面质量的光谱方法和装置。该装置包括具有步进扫描功能的傅里叶变换红外测量系统、作为泵浦光源的激光器、变温变磁场样品测量系统、以及联接傅立叶变换红外光谱仪中探测器和电路控制板的锁相放大器、置于变温变磁场样品测量系统和激光器之间光路上的斩波器。本发明使用上述设备，通过测试II型红外超晶格的光致发光强度随磁场的衰减程度，快速检测II型红外超晶格的界面晶格质量。通过对分子束外延生长的红外波段InAs/GaSb II型超晶格的测试表明：本发明方法是一种快速便捷的检测II型超晶格界面的光学方法，其具有无损灵敏的优点，非常适用于红外II型超晶格界面微弱光学信号的检测。

主权项

一种快速检测II型红外超晶格界面质量的光谱方法和装置，包括傅里叶红外变换光谱系统（1）、光调制装置（2）、激光器（3）和变温变磁场样品测量系统（4），其特征在于：‑所述傅里叶红外变换光谱系统（1）具有光干涉部件（101），与光干涉部件相联接的探测器（102），用于探测信号处理的电路控制板（103）和控制台计算机（104）；‑所述光调制装置（2）包含机械斩波器（201）和锁相放大器（202）；机械斩波器（201）的频率信号作为锁相放大器（202）的参考信号馈入其的参考信号输入端，锁相放大器（202）的输入端和探测器（102）的输出端相连接，锁相放大器（202）的输出端与电路控制板（103）的输入端相连接；‑所述激光器（3）产生连续激光，激光光子能量大于待测样品的禁带宽度能量；‑所述变温变磁场样品测量系统（4）包括杜瓦底座（401）、超导变温变磁场杜瓦（402）、样品架（403）和中远红外波段的待测样品（404）；其中超导变温变磁场杜瓦（402）包括温度传感器（405）和提供磁场的超导线圈（406）；测量时，首先将超导变温变磁场杜瓦（402）固定于杜瓦底座（401）上，将待测样品（404）安装到样品架（403）上，设定超导变温变磁场杜瓦（402）的温度为~4.2K，通过温度传感器（405）监测待测样品（404）温度，待温度稳定后，打开激光器（3），将激光照射到待测样品（404）上。将激光器（3）的输出功率设定为较高数值~400毫瓦，待测样品（404）温度略有上升，再次等待温度稳定，以保证温度测量的准确性，机械斩波器（201）将入射激光调制成交变方波，经过调制的激光照射到待测样品（404）上产生光致发光信号， 机械斩波器（201）的频率信号输入到锁相放大器（202）的参考端；待测样品（404）的光致发光信号通过傅里叶变换红外光谱系统（1）光干涉部件（101），输出到探测器（102），探测器（102）的输出信号接入锁相放大器（202）的输入端，锁相放大器（202）的输出端接到电路控制板（103），而后输入控制台计算机（104），从而获得待测样品（404）的光致发光谱，通过改变超导线圈（406）的电流，从而改变待测样品（404）的磁场强度，通过比较不同磁场强度下测得的光致发光谱的发光强度的变化，判断II型超晶格的界面质量。