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更新時間：2025-08-27
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光學表征技術在材料科學中面臨光譜斷層、雜散光干擾及效率瓶頸等挑戰。DPM100單色儀通過熔融石英雙棱鏡無鏡設計，實現了0.4–7.3 eV寬光譜連續輸出，并以>10?雜散光抑制能力突破傳統光柵單色儀的局限（需多組件切換且依賴真空環境）。其導向光學滑軌動態補償焦距色散，確保深紫外區透射率>19%，全譜掃描效率提升4倍。本文以光電子發射譜（PES）、表面光電壓譜（SPV）、光電流譜（PCS）和光學透射譜（OTS）為案例，驗證DPM100在空氣環境功函數測量、超寬禁帶半導體缺陷檢測及光電器件分析中的突出性應用，為工業和科研提供高效、高精度解決方案。
聯用光電子發射光譜（PES）
——寬光譜空氣環境測量突破
DPM100通過寬光譜連續輸出（0.4–7.3 eV）實現空氣環境中金屬功函數的高精度測量。傳統光柵單色儀需在3.5 eV和5 eV等關鍵區間切換光柵，導致數據斷層及真空環境依賴。而DPM100憑借熔融石英棱鏡的寬透射特性和>10?雜散光抑制能力，在空氣環境下直接捕獲光電子發射閾值（圖1）：鋁（3.16 eV）、鋅（3.50 eV）、HOPG（4.71 eV）的功函數測量誤差<0.05 eV，且無真空腔干擾。其單次掃描特性（全譜≤30分鐘）將測量效率提升4倍，為表面科學提供免真空快速分析方案。
圖1: 空氣中Al,Zn 和高度有序熱解石墨的光電子發射光譜
DPM100聯用表面光電壓譜（SPV）
——超寬禁帶半導體缺陷檢測
在β-Ga?O?和AlN的缺陷態研究中（圖2），DPM100的深紫外連續輸出（7.3 eV）和低本底噪聲（雜散光電流100 fA）實現6 eV以上缺陷態的完整捕獲。傳統設備因紫外光柵切換盲區（>6 eV需單獨光柵）和雜散光干擾，無法檢測距帶邊<0.2 eV的深能級缺陷（如AlN中B7態：6.03 eV）。DPM100通過雙棱鏡全內反射光路避免涂層吸收損失，在β-Ga?O?中檢出2.95 eV（A1）低能缺陷，在AlN中連續識別7個缺陷態（B1-B7），分辨率達20 meV@6 eV，為超寬禁帶半導體缺陷工程提供全譜診斷工具。
圖2: Ga?O?層和MOCVD沉積的AlN層的接觸電勢差光譜
DPM100聯用光電流譜（PCS）
——光電器件全譜表征
針對SiC、GaP光電二極管（圖3），DPM100的連續光譜覆蓋能力暴露傳統設備易遺漏的異常響應：GaP二極管在1.15 eV（遠低于2.26 eV帶隙）出現明顯亞帶隙光電流，揭示深能級缺陷問題；同時清晰區分SiC-V20與SiC-V80在4 eV和6 eV的光電流差異（20% vs 400%），反映器件內部復合機制差異。DPM100的高光通量設計（透射率峰值21.8%）和快速掃描（全譜15分鐘）使單次測量即可完成器件全波段響應分析，較傳統分光系統效率提升80%，為光電器件質檢提供工業級方案。
圖3:SiC-V20, SiC-V80和GaP光電二極管的光電流光譜
DPM100聯用光學透射譜（OTS）
——金剛石深紫外激子躍遷
在金剛石帶邊躍遷研究中（圖4），DPM100的熔融石英無鏡設計克服傳統反射鏡在深紫外的吸收瓶頸（>30%損失），使5.47 eV帶隙附近的透射率>19%。通過0.1 mm薄樣品（圖4紅）在空氣中捕獲6個激子躍遷峰（5.275–5.543 eV），包括Eg-Ex-hvTO等弱躍遷。其導向光學滑軌動態補償焦距色散的特性，確保全譜焦距精度（±5 μm），解決透鏡因色散導致的離焦問題，為超硬材料光學研究提供無損分析手段。
圖4: 金剛石單晶(藍線)和多晶金剛石(紅線)的透射光譜
應用前景
DPM100通過熔融石英雙棱鏡設計攻克光譜斷層、深紫外吸收及弱信號干擾三大瓶頸，在PES（空氣環境功函數測量）、SPV（6 eV缺陷態捕獲）、PCS（亞帶隙響應分析）、OTS（金剛石激子解析）中驗證其0.4–7.3 eV連續覆蓋、>10?雜散光抑制與高效掃描（全譜≤30分鐘）優勢。該技術為超寬禁帶半導體缺陷工程與光電器件質檢提供標準化解決方案，未來可拓展至工業在線檢測系統。
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