背景介绍
太赫兹辐射( T射线)通常指的是频率在0. 1~10THz、波长在30μm-3mm之间的电磁波,其波段在微波和红外之间,属于远红外和亚毫米波范畴。该频段是宏观经典理论向微观量子理论的过度区,也是电子学向光子学的过渡区。在20世纪80年代中期以前,由于缺乏有效的产生方法和探测手段,科学家对于该波段电磁辐射性质的了解和研究非常有限,在相当长的一段时期,很少有人问津。电磁波谱中的这一波段(如下图) ,以至于形成远红外和亚毫米波空白区,也就是太赫兹空白区(THz gap)。
太赫兹波段显著的特点是能够穿透大多数介电材料(如塑料、陶瓷、药品、绝缘体、纺织品或木材),这为无损检测(NDT)开辟了一个可能的新世界。同时,许多材料在太赫兹频率上呈现出可识别的频率指纹特性,使得太赫兹波段能够实现对许多材料的定性和定量研究。太赫兹波的这两个特性结合在一起,使其成为一种全新的材料研究手段。而且其光子能量低,不会引起电离,可以做到真正的无损检测。
ONYX工作原理
ONYX是套实现石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料全面积无损表征的测量系统,能够满足测试面积从科研级(mm2)到晶元级(cm2)以及工业级(m2)的不同要求。与其他大面积样品的测量方法(如四探针法)相比,ONYX能够直观得到样品导电性能的空间分布。与拉曼、扫描电镜和透射电镜等微观方法相比,微米级的空间分辨率能够实现对大面积样品的快速表征。
ONYX采用*的脉冲太赫兹时域光谱THz-TDS技术,产生皮秒量级的短脉太赫兹冲辐射。穿透性*的太赫兹辐射穿透进样品达到各个界面,均会产生一个小反射波可以被探测器捕获,获得太赫兹脉冲的电场强度的时域波形。对太赫兹时域波形进行傅里叶变换,就可以得到太赫兹脉冲的频谱。分别测量通过试样前后(或直接从试样激发的)太赫兹脉冲波形,并对其频谱进行分析和处理,就可获得被测样品介电常数,吸收吸收以及载流子浓度等物理信息。再利用步进电机完成其扫描成像,得到其二维的电学测量结果。