背景介紹
太赫茲輻射( T射線)通常指的是頻率在0. 1~10THz、波長在30μm-3mm之間的電磁波,其波段在微波和紅外之間,屬于遠紅外和亞毫米波范疇。該頻段是宏觀經典理論向微觀量子理論的過度區,也是電子學向光子學的過渡區。在20世紀80年代中期以前,由于缺乏有效的產生方法和探測手段,科學家對于該波段電磁輻射性質的了解和研究非常有限,在相當長的一段時期,很少有人問津。電磁波譜中的這一波段(如下圖) ,以至于形成遠紅外和亞毫米波空白區,也就是太赫茲空白區(THz gap)。
太赫茲波段顯著的特點是能夠穿透大多數介電材料(如塑料、陶瓷、藥品、絕緣體、紡織品或木材),這為無損檢測(NDT)開辟了一個可能的新世界。同時,許多材料在太赫茲頻率上呈現出可識別的頻率指紋特性,使得太赫茲波段能夠實現對許多材料的定性和定量研究。太赫茲波的這兩個特性結合在一起,使其成為一種全新的材料研究手段。而且其光子能量低,不會引起電離,可以做到真正的無損檢測。
ONYX工作原理
ONYX是套實現石墨烯、半導體薄膜和其他二維材料全面積無損表征的測量系統,能夠滿足測試面積從科研級(mm2)到晶元級(cm2)以及工業級(m2)的不同要求。與其他大面積樣品的測量方法(如四探針法)相比,ONYX能夠直觀得到樣品導電性能的空間分布。與拉曼、掃描電鏡和透射電鏡等微觀方法相比,微米級的空間分辨率能夠實現對大面積樣品的快速表征。
ONYX采用*的脈沖太赫茲時域光譜THz-TDS技術,產生皮秒量級的短脈太赫茲沖輻射。穿透性*的太赫茲輻射穿透進樣品達到各個界面,均會產生一個小反射波可以被探測器捕獲,獲得太赫茲脈沖的電場強度的時域波形。對太赫茲時域波形進行傅里葉變換,就可以得到太赫茲脈沖的頻譜。分別測量通過試樣前后(或直接從試樣激發的)太赫茲脈沖波形,并對其頻譜進行分析和處理,就可獲得被測樣品介電常數,吸收吸收以及載流子濃度等物理信息。再利用步進電機完成其掃描成像,得到其二維的電學測量結果。