一种原位光电探测系统及方法

1.本发明涉及光电器件性能测试技术领域，尤其是涉及一种原位光电探测系统及方法。


背景技术：

2.如今，光电器件在日常生活中的使用越来越多，在科研领域所占的比重也越来越大。光电器件在设计并制备后，需要对其进行及时的性能表征测试，进而评判其设计的合理性和优越性，及时对科研方案进行反馈修改。
3.实验室传统的光电器件测试系统往往较为简易，将光电器件置于暗箱或空气中，结合外加电源或光照等进行手动测试。以日盲紫外光探测器件的测试为例，实验分析需要三组参数：外加电压时的光暗电流、外加光照时的光谱响应度及周期性时间测试时的响应速度。
4.实验室一般的测试方法是：将测试器件固定在暗箱或测试系统的探针台上，将探针固定在测试器件的电源两极，通过电流电压源给器件加一系列电压，测得某种条件下的光暗电流。此外还可通过固定的紫外光光源对器件的电极进行光照，改变紫外光波长可测得器件对不同波长紫外光的响应度。周期性开关光源可对器件进行周期性测试。
5.上述方法存在以下不足：
6.1)现有测试过程中光电器件暴露在空气中，器件对不同的环境因素敏感时，光电器件测试重复性不好。
7.2)测试时，对于某些柔性器件进行测试时需手动操作，手工操作效率较低。
8.3)目前的测试系统大多只能测电压电流曲线，无法进行如xps测试等成分分析。


技术实现要素：

9.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种光电器件测试重复性好、效率高和多功能的原位光电探测系统及方法。
10.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
11.根据本发明的第一方面，提供了一种原位光电探测系统，用于对待测光电器件进行性能测试，该系统包括测试腔、可升降探针台、用于加热测试腔中环境的加热装置、光探头和光电测试仪器；
12.所述可升降探针台包括设置在所述测试腔腔体内的可升降台体、形变固定装置和探针阵列，以及与所述探针阵列连接的探针控制装置；所述固定装置设置在可升降台体上表面，用于对待测光电器件进行固定，并通过所述可升降台体升降控制使所述待测光电器件与所述探针阵列接触；
13.所述光探头悬于可升降台体上方，与设置在测试腔腔外的光电测试仪器连接，进行光电探测。
14.优选地，所述固定装置为形变固定装置，用于固定待测光电器件并进行挤压形变
控制；所述固定装置包括固定在可升降台体上表面的夹板滑槽，以及所述可沿夹板滑槽移动的可移动夹板；所述可移动夹板上设置有固定片，用于沿可移动夹板上下移动以夹取所述待测光电器件。
15.优选地，所述可移动夹板对称设置在所述待测光电器件两侧，通过沿夹板滑槽移动对待所述测光电器件施加压力产生形变，以进行性能测试。
16.优选地，所述探针阵列与所述探针控制装置连接，具体为：所述探针阵列通过导线连接至所述探针控制装置上设有的接线柱。
17.优选地，所述系统还包括退火气体通入装置，通过输气管向测试腔内通入退火气体。
18.优选地，所述退火气体为氮气。
19.优选地，所述加热装置包括设置在测试腔内表面的加热电阻丝，以及与加热电阻丝连接的加热控制模块。
20.优选地，所述测试腔上方设置有可打开的玻璃顶盖。
21.优选地，所述系统还设置pl自动测试模块和xps自动测试模块，用于在光照条件下通过设置有的信号接收装置对所述待测光电器件进行化学组分分析测试。
22.根据本发明的第二方面，提供了一种基于所述的多功能原位光电测试系统的方法，该方法包括：
23.将待测光电器件放置在可升降台体上的测试位，通过可升降台体的升降以及探针阵列的移动，使探针阵列接触到所述待测光电器件的电极；
24.测试时，首先通过加热装置控制腔内温度，通过探针控制装置给探针阵列外接电流电压源，给所述待测光电器件外加电场，由光探头将光信号发射在所述待测光电器件的电极上，然后由光探头及外接的光电测试仪器控制依次自动测试每一个发光点，实现待测光电器件的性能测试。
25.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
26.1)本发明的原位光电探测系统可适用于对光电器件的伏安特性(cv)曲线和光电转换效率的原位测试、对日盲紫外探测器件的响应度和响应时间的测试等，适用性更为广泛；
27.2)本发明通过夹板的移动改变待测光电器件的形状，便于柔性器件测试其弯曲程度等因素对性能的影响，避免人工手动操作导致的误差，对光电器件进行快速、简便和自动化测试；
28.3)在测试腔内表面采用电阻丝进行腔内温度加热控制，极大地保证了光光电测试环境的稳定性；
29.4)通过退火气体通入装置可以改变腔内氛围进行退火处理，进而及时进行性能测试可减少误差及其他干扰；
30.5)通过本发明的原位光电探测系统，利用pl自动测试模块和xps自动测试模块，可在光照条件下对待测光电器件进行化学组分分析测试。
附图说明
31.图1为实施例1中的系统结构示意图；
32.图2为可升降台体结构放大示意图；
33.图3为实施例2中的系统结构示意图；
34.附图标记：1-待测光电器件；2-测试腔，21-玻璃顶盖；3-可升降探针台；31-可升降台体；32-固定装置，321-夹板滑槽，322-可移动夹板，3221-固定片，33-探针阵列，34-探针控制模块；4-加热装置，41-加热电阻丝，42-加热控制模块；5-光探头；6-光电测试仪器；7-信号接收装置；8-退火气体通入装置；9-pl自动测试模块；10-xps自动测试模块。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
36.实施例1
37.如图1所示，本实施例给出了一种原位光电探测系统，用于对待测光电器件1进行性能测试，该系统包括测试腔2、可升降探针台3、用于加热测试腔2中环境的加热装置4、光探头5和光电测试仪器6；
38.可升降探针台3包括设置在测试腔2腔体内的可升降台体31、形变固定装置32和探针阵列33，以及与探针阵列32连接的探针控制装置34；固定装置32设置在可升降台体31上表面，用于对待测光电器件1进行固定以及挤压形变控制，并通过所可升降台体31升降控制使待测光电器件1与所述探针阵列22接触；
39.光探头5悬于可升降台体31上方，与设置在测试腔2腔外的光电测试仪器6连接，进行光电探测。
40.如图2所示，本实施例中的固定装置32为形变固定装置，用于固定待测光电器件并进行挤压形变控制，包括固定在可升降台体31上表面的夹板滑槽321，以及可沿夹板滑槽321移动的可移动夹板322；可移动夹板322上设置有固定片3221，用于沿可移动夹板3221上下移动以夹取所述待测光电器件1。
41.可移动夹板3221对称设置在所待测光电器件1两侧，通过沿夹板滑槽321移动对待所述测光电器件1施加压力产生形变，以进行性能测试。
42.探针阵列33与所述探针控制装置34连接，具体为：探针阵列33通过导线连接至所述探针控制装置34上设有的接线柱。
43.系统还包括退火气体通入装置8，通过输气管向测试腔2内通入退火气体。本实施例中的退火气体为氮气。
44.加热装置4包括设置在测试腔2内表面的加热电阻丝41，以及与加热电阻丝41连接的加热控制模块42。
45.此外，测试腔2上方设置有可打开的玻璃顶盖21。
46.一种多功能原位光电测试方法，该方法包括：
47.将待测光电器件1放置在可升降台体31上的测试位，通过可升降台体31的升降以及探针阵列33的移动，使探针阵列33接触到所述待测光电器件1的电极；
48.测试时，首先通过加热装置4控制腔内温度，通过探针控制装置34给探针阵列33外
接电流电压源，给所述待测光电器件1外加电场，由光探头5将光信号发射在所述待测光电器件1的电极上，然后由光探头5及外接的光电测试仪器6控制依次自动测试每一个发光点，实现待测光电器件1的性能测试。
49.实施例2
50.如图2所示，本实施例中的原位光电探测系统中还设置有所述系统还设置pl自动测试模块9、xps自动测试模块10、xrd自动测试模块等，用于在光照条件下通过设置有的信号接收装置7对待测光电器件1进行化学组分分析测试。
51.本实施例中的pl自动测试模块9和xps自动测试模块10中还包光路反射以及相关测试仪器。
52.本实施例中的其它设置与实施例1相同。
53.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种原位光电探测系统，用于对待测光电器件(1)进行性能测试，其特征在于，该系统包括测试腔(2)、可升降探针台(3)、用于加热测试腔(2)中环境的加热装置(4)、光探头(5)和光电测试仪器(6)；所述可升降探针台(3)包括设置在所述测试腔(2)腔体内的可升降台体(31)、固定装置(32)和探针阵列(33)，以及与所述探针阵列(32)连接的探针控制装置(34)；所述固定装置(32)设置在可升降台体(31)上表面，用于对待测光电器件(1)进行固定，并通过所述可升降台体(31)升降控制使所述待测光电器件(1)与所述探针阵列(22)接触；所述光探头(5)悬于可升降台体(31)上方，与设置在测试腔(2)腔外的光电测试仪器(6)连接，进行光电探测。2.根据权利要求1所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述固定装置(32)为形变固定装置，用于固定待测光电器件(1)并进行挤压形变控制；所述固定装置(32)包括固定在可升降台体(31)上表面的夹板滑槽(321)，以及所述可沿夹板滑槽(321)移动的可移动夹板(322)；所述可移动夹板(322)上设置有固定片(3221)，用于沿可移动夹板(3221)上下移动以夹取所述待测光电器件(1)。3.根据权利要求2所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述可移动夹板(3221)对称设置在所述待测光电器件(1)两侧，通过沿夹板滑槽(321)移动对待所述测光电器件(1)施加压力产生形变，以进行性能测试。4.根据权利要求1所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述探针阵列(33)与所述探针控制装置(34)连接，具体为：所述探针阵列(33)通过导线连接至所述探针控制装置(34)上设有的接线柱。5.根据权利要求1所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述系统还包括退火气体通入装置(8)，通过输气管向测试腔(2)内通入退火气体。6.根据权利要求5所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述退火气体为氮气。7.根据权利要求1所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述加热装置(4)包括设置在测试腔(2)内表面的加热电阻丝(41)，以及与加热电阻丝(41)连接的加热控制模块(42)。8.根据权利要求1所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述测试腔(2)上方设置有可打开的玻璃顶盖(21)。9.根据权利要求1所述的一种原位光电探测系统，其特征在于，所述系统还设置pl自动测试模块(9)和xps自动测试模块(10)，用于在光照条件下通过设置有的信号接收装置(7)对所述待测光电器件(1)进行化学组分分析测试。10.一种基于权利要求1～9所述的多功能原位光电测试系统的方法，其特征在于，该方法包括：将待测光电器件(1)放置在可升降台体(31)上的测试位，通过可升降台体(31)的升降以及探针阵列(33)的移动，使探针阵列(33)接触到所述待测光电器件(1)的电极；测试时，首先通过加热装置(4)控制腔内温度，通过探针控制装置(34)给探针阵列(33)外接电流电压源，给所述待测光电器件(1)外加电场，由光探头(5)将光信号发射在所述待测光电器件(1)的电极上，然后由光探头(5)及外接的光电测试仪器(6)控制依次自动测试每一个发光点，实现待测光电器件(1)的性能测试。

技术总结
本发明涉及一种原位光电探测系统及方法，用于对待测光电器件进行性能测试，该系统包括测试腔、可升降探针台、用于加热测试腔中环境的加热装置、光探头和光电测试仪器；所述可升降探针台包括设置在所述测试腔腔体内的可升降台体、固定装置和探针阵列，以及与所述探针阵列连接的探针控制装置；所述固定装置设置在可升降台体上表面，用于对待测光电器件进行固定，并通过所述可升降台体升降控制使所述待测光电器件与所述探针阵列接触；所述光探头悬于可升降台体上方，与设置在测试腔腔外的光电测试仪器连接，进行光电探测。与现有技术相比，本发明具有光电器件测试重复性好、效率高和多功能的优点。能的优点。能的优点。


技术研发人员：马宏平 陈文捷
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/15