태양 전지의 다중 모달 엑스레이 현미경 검사법에 대한 X 선 빔 유도 전류 측정

엑스레이는 많은 전자 장치에서 전류를 유도한다. 태양 광 태양 전지에서 눈에 보이는 광자처럼 매우. 신호는 X선 빔 유도 전류라고 합니다.

즉, 테스트 장치는 엑스레이 검출기로 작동하며 XBIC는 로컬 장치 성능을 산출합니다. XBIC는 전자 빔 유도 전류의 높은 특수 해상도와 레이저 빔 유도 전류의 높은 침투 깊이를 결합합니다. 이 조합은 고해상도의 캡슐화된 태양전지와 같은 다양한 구조에서도 현지 성능을 산출합니다.

XBIC 신호에서, 우리는 반도체 장치의 전기 성능에 중요한 공간적으로 해결 된 충전 수집 효율을 결정할 수 있습니다. 따라서 원칙적으로 XBIC 측정은 반도체의 나노 와이어에서 태양 전지, x-ray 검출기와 같은 공간에 전기 반응을 보이는 모든 시스템에서 수행 될 수 있습니다. 장치에서 앰프 및 데이터 수집에 이르는 신호 경로를 따르는 경우 XBIC 측정을 하는 것은 실제로 매우 간단합니다.

먼저 샘플 홀더를 설계하여 가까운 거리에 다양한 검출기를 배치할 수 있는 최대 자유를 제공합니다. 마이크로미터 위치가 있는 시료를 쉽게 재배치할 수 있도록 샘플 홀더를 운동베이스에 설정합니다. XBIC 측정을 위한 전자 장치의 마운트로 사용할 수 있도록 설계된 인쇄 회로 기판을 사용합니다.

다음으로, 전자 장치를 인쇄 회로 기판에 접착한다. 폴리이미드 테이프를 사용하여 단락을 피하기 위해주의를 기울이라. 또한 테이프로 접촉 와이어를 고정합니다.

인시던트 X-ray 빔을 마주보고 있는 업스트림 접점을 동축 케이블의 쉴드와 연결합니다. 그런 다음 다운스트림 접선을 동축 케이블의 코어와 연결합니다. 다음으로 인쇄회로 기판을 샘플 홀더에 장착합니다.

그런 다음 샘플 스테이지에 샘플 홀더를 장착합니다. 샘플 마운트의 BNC 커넥터를 통해 샘플을 연결합니다. 장착 부품이나 배선이 사고 X선 빔 또는 검출기를 차단하지 않는 배선을 배치합니다.

샘플 배선이 변형되어 샘플 움직임을 제한하지 않도록 합니다. 샘플이 잘 접지되어 있는지 확인합니다. 이제 관심 있는 평면이 인시던트 빔에 수직이 될 수 있도록 스테이지를 회전합니다.

이렇게 하면 빔 발자국을 최소화하고 공간 해상도를 최대화합니다. 다중 모달 측정을 수행하는 경우 X선 형광 측정과 같은 샘플 주위에 검출기를 배치합니다. 다음으로, 테스트 장치의 신호 진폭을 측정하여 서로 다른 조건에서 신호 범위를 테스트합니다.

샘플의 근접에 사전 증폭기를 놓고 허치 외부의 제어 장치에 연결합니다. 이렇게 하면 허치에 다시 입력할 필요 없이 원격 설정을 수정할 수 있으며 증폭 설정을 자동으로 절약할 수 있습니다. 사전 앰프를 깨끗한 전원 회로에 연결하고 전원을 켜보도록 합니다.

테스트 장치의 신호 진폭이 사전 증폭기의 입력 범위와 일치하는지 확인합니다. 포화를 통해 우발적인 것을 피하기 위해 측정이 진행되지 않을 때마다 사전 증폭기의 증폭을 최소 감도로 유지하는 것이 좋습니다. 이제 테스트 장치를 사전 증폭기에 연결합니다.

작은 신호 진폭을 감안할 때, 배선을 짧게 유지하고 소음 원으로부터 멀리 떨어져 있는 것이 중요합니다. 다음으로 미리 증폭된 신호를 세 개의 병렬 신호 분기로 분할합니다. 이는 변조된 AC 구성 요소와 함께 양수 및 음수 DC 값을 별도로 기록하는 데 사용됩니다.

잠금 증폭기를 허치 외부의 제어 장치에 연결합니다. 깨끗한 전원 회로에서 전원을 공급합니다. 사전 증폭기의 출력이 모든 조건에서 잠금 증폭기의 입력과 일치하는지 확인합니다.

여기서 사전 증폭기의 최대 출력은 10볼트이지만 잠금 증폭기의 최대 입력 범위는 1.5볼트입니다. 따라서 사전 증폭기 후 신호 진폭을 테스트하고 잠금 증폭기의 입력 범위가 최대인지 확인합니다. 다음은 사전 증폭기의 출력을 잠금 증폭기의 입력에 연결합니다.

엑스레이 헬기를 전동 스테이지에 장착하여 엑스레이 빔을 출입하고 헬기 컨트롤러를 통해 전원을 공급합니다. 이 경우 잠금 증폭기를 통해 헬기를 제어 장치에 연결합니다. 그런 다음 잠금 증폭기의 강등 주파수로 광학 헬기를 구동합니다.

다음으로 잠금 증폭기의 출력을 전압-주파수 컨버터에 연결합니다. 그런 다음 장치의 아날로그 AC 신호로서 잠금 증폭 신호의 루트 평균 제곱 증폭R을 출력합니다. 테스트 중인 장치가 허치의 모든 조명으로부터 보호되는지 확인합니다.

오두막을 검색합니다. 해당 지역을 떠나십시오. 주의, 제발, 주의 스위치.

그리고 X 선 빔을 켭니다. 모든 것이 올바르게 설정되고 X선 빔이 시료에 도달하면 변조된 XBIC 신호가 표시됩니다. 사전 증폭기의 증폭과 잠금 증폭기의 입력 범위를 조정하여 일치되도록 합니다.

사전 앰프의 응답이 선택한 헬기 주파수에 충분히 빠르다는 것을 확인합니다. 직사각형 XBIC 신호를 관찰해야 합니다. 강력한 지연이 보이는 경우 헬기 주파수를 줄이거나 사전 증폭기의 필터 상승 시간을 조정해야 합니다.

잠금 증폭기의 로우 패스 필터 주파수를 스캐닝 속도와 호환되는 최소값으로 설정합니다. 이어서, 신호 대 노이즈 비율에 대하여, 빔오프및 빔에 대하여 증폭된 신호를 최대화한다. 이제 XBIC 측정을 위한 설정이 준비되었습니다.

샘플의 깨끗한 지점으로 이동하여 측정을 시작합니다. XBIC 측정에 잠금 증폭을 사용하는 주요 장점은 표준 증폭을 사용한 측정과 비교하여 신호 대 잡음 비율이 급격히 증가한다는 것입니다. 여기서, 시험 응답 하에서 미리 증폭된 장치는 바이어스 라이트가 켜지 않고 계측되는 범위에 의해 측정된 것으로 나타난다.

바이어스 라이트 또는 전압에 의해 유도된 강력한 잡음 또는 기만 성분의 존재에도 불구하고, 크기가 작아도 배경 신호로부터 유도된 변조된 X선 빔 유도 전류 신호를 추출할 수 있다. 이 두 이미지를 비교하면 형광관에서 바이어스 라이트를 켜서 마이너스 65 밀리볼트로 이동하는 8 밀리볼트의 순서에 대한 오프셋 신호를 기록합니다. 또한, 짧은 시간 스케일의 신호 변화는 바이어스 라이트에 의해 크게 향상됩니다.

적절한 설정을 사용하면 오프셋과 고주파 변조를 모두 완화할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 주변 조명 및 전자기 노이즈와 같은 의도하지 않은 편향의 모든 소스는 가장 높은 신호 대 노이즈 비율을 제거해야 합니다. 이 그래프는 잠금 증폭 RMS 진폭에 바이어스 라이트 및 다른 로우 패스 필터 설정의 효과를 강조합니다.

높은 스캐닝 주파수의 경우, 저주패스 필터 차단 주파수는 가능한 한 높지만 주파수를 줄이면서 얻어진 소음에 대한 신호가 가장 높어야 합니다. 이 경우 10.27 Hertz와 동일한 차단 주파수를 가진 로우 패스 필터는 적당한 두 Hertz에서 스캔하는 데 가장 좋은 타협을 제공했습니다. 여기서, X선 빔 유도 전류 측정에서 신호 대 잡음 비율에 잠금 증폭의 영향을 볼 수 있습니다.

직접 신호의 시끄러운 것이 명백하며 잠금 증폭 신호는 미세한 특징을 잘 보여줍니다. 정량적 분석을 위해 변조된 XBIC 신호의 형상은 변조된 X선 강도의 모양을 나타내야 한다. 따라서 헬기 주파수 및 로우 패스 필터를 최적화하는 것이 중요합니다.

잠금 증폭을 통해 다양한 조건에서 장치를 측정할 수 있습니다. 예를 들어 바이어스 전압 또는 바이어스 라이트를 적용할 수 있습니다. 궁극적으로, 이것은 우리가 나노 스케이프에서 높은 공간 해상도로 전체 IV 곡선을 측정 할 수 있습니다.

XBIC는 다른 기술과 결합할 때 특히 유용합니다. 예를 들어 X선 형광 회절, 타치그래피 또는 X선 흥분 광학 발광을 통해. 이 모든 것을 결합하면 구성 구조와 성능을 해결하고 단조할 수 있습니다.

전력및 강렬한 엑스레이를 다룰 때 취해야 할 일반적인 예방 조치 외에도 적어도 시료를 작동시키기 위한 XBIC 측정을 수행하는 데 특별한 위험은 없지만 방사선 손상으로 인해 사망할 수 있습니다. 페트라 4와 같은 회절 이한소스로 나노포커스 X선 플럭스는 진도의 수주에 의해 증가한다. 이를 통해 측정 속도 신호에서 노이즈 비율까지 향상시키고 시투 및 오페라에서 완전히 새로운 실험을 가능하게 합니다.