本发明专利技术公开了交流驱动型背光源在表征薄膜样品表面形貌中的应用。还公开了一种薄膜表面形貌的表征系统，包括输入区组件、测试区组件和输出区组件，以及相应的薄膜表面形貌的表征方法。本发明专利技术可以实现在无探针接触、无电流注入的情况下对薄膜样品的表面形貌进行表征测试的功能，并且可以通过探针的横纵扫描实现构建薄膜上表面三维图像的功能。利用本发明专利技术的装置可以进行高效测量，并且交变电场驱动纳米LED阵列可以达到样品表面零损伤的效果。LED阵列可以达到样品表面零损伤的效果。LED阵列可以达到样品表面零损伤的效果。
【技术实现步骤摘要】
交流驱动型背光源在表征薄膜样品表面形貌中的应用和薄膜表面形貌的表征系统
[0001]本专利技术涉及一种交流驱动型背光源在表征薄膜样品表面形貌中的应用、薄膜表面形貌的表征系统以及相应的薄膜表面形貌的表征方法。
技术介绍
[0002]光电子器件在近几十年的研究中得到了广泛的关注，其在很多领域已经有广泛的应用，如通信存储，显示照明，食品安全，新型显示等等。GaN基的光电子器件发光效率高，同时还具有节能环保，体积小寿命长的优点，具有很高的发展前景。GaN材料已被深入研究，并用于光电器件，如发光二极管(LED)和激光器(LD)。尽管GaN基LED的研究已经较为深入，但是传统的LED一般都工作在直流电下，在这种工作模式下也存在着局限性：随着像素尺寸的减小，金属电极难以集成在LED器件上或是难以形成良好的欧姆接触。一种新型的LED的驱动技术——交流电场驱动技术应运而生，在直流驱动纳米LED受到限制的领域受到了广泛的关注。
[0003]作为直流驱动LED的潜在替代方法，LED的交流电场驱动技术因为其独特的优越性和潜在的应用价值也得到了广泛的研究。相比于直流驱动的发光器件，交流驱动在纳米尺度的发光器件领域有很大优势。例如：通过改变外加电场的方向和频率，可以有效地防止发光器件中的电荷积累，从而提高发光效率；在交流驱动的器件中绝缘的电介质层可以避免注入载流子的非辐射复合来减少发热。基于交流电场驱动的GaN基LED可以实现对纳米显示像元的无接触驱动，有望代替直流驱动成为一种面向超高分辨显示的新型驱动模式，因此探索实现具有高增益效果的交流驱动式纳米LED结构，是亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术公开了交流驱动型背光源在表征薄膜样品表面形貌中的应用。
[0005]根据上述的应用，所述交流驱动型背光源受交变电场激发后，能产生与薄膜厚度相关的光信号。
[0006]根据上述的应用，所述交流驱动型背光源为纳米LED阵列或量子点薄膜，或者有机发光薄膜。
[0007]优选的，所述薄膜样品非磁性薄膜，也非金属薄膜。
[0008]本专利技术还公开了一种薄膜表面形貌的表征系统，包括输入区组件、测试区组件和输出区组件；
[0009]所述输入区组件用于在待测薄膜样品上方加载交变电场，该输入区组件至少包括：
[0010]交流电源，用于输出驱动背光源发光的交流电场信号；
[0011]悬臂，用于在电源和探针之间传导交流信号，且控制探针移动；
[0012]探针，用于在待测薄膜样品上方维持交变电场；
[0013]所述测试区组件用于放置待测薄膜样品并释放光信号，该测试区组件至少包括：
[0014]带有介质衬底的交流驱动型背光源：用于受交变电场激发产生与待测薄膜样品厚度相关的光信号，薄膜样品放置于介质衬底上；
[0015]ITO，作为透明导电层，需要接地；
[0016]所述输出区组件用于接收、反馈测试数据并绘制三维图像，该输出区组件至少包括：
[0017]光电探测器，用于接收背光源产生的光信号并将其转化成电信号；
[0018]扫描控制器，用于控制悬臂带动探针在待测薄膜样品上方的恒定高度位置做水平方向的移位扫描，并记录探针对应的各采样点的坐标信息；
[0019]图像生成模块，用于汇总各采样点的坐标位置及峰值电压，并描述出薄膜表面相对高度的三维图像。
[0020]优选的，所述背光源为纳米LED阵列或量子点薄膜，或者有机发光薄膜。
[0021]优选的，所述介质衬底为蓝宝石、硅或石英。
[0022]优选的，所述交流电源为正弦交流电源，频率在10
‑
100kHz。
[0023]本专利技术还公开了一种薄膜表面形貌的表征方法，基于上述的薄膜表面形貌的表征系统实现，其步骤包括：
[0024](1)将待测薄膜样品放置于介质衬底上；
[0025](2)交流电源激发交流信号，经悬臂传导至探针，在待测薄膜样品上方释放交变电场，扫描控制器控制探针始终处于待测薄膜样品上方的恒定高度，并进行水平方向的横纵移位扫描；
[0026](3)交变电场激发背光源产生光信号，光电探测器接收背光源产生的光信号并将其转化成电信号，各个采样点的坐标信息和对应光电信号的峰值电压分别由扫描控制器和光电探测器输出给图像生成模块，从而绘制出薄膜表面形貌的相对高度三维图像。
[0027]本专利技术的工作原理为：探针在薄膜上方释放交变电场，薄膜和衬底共同组成电容，交变电场在电容的作用下，激发背光源产生光信号，光电探测器测得光信号并将其转化电信号。薄膜的相对高度会影响电容的大小，使得电信号与薄膜相对高度呈对应关系，从而可以根据探针的位置和相应的电信号来绘制薄膜表面形貌的相对高度三维图像。
[0028]本专利技术的有益效果如下：
[0029](1)本专利技术适用广泛，对样品的表面粗糙度无严格要求，可用于测试包括绝缘体在内的固体或胶体材料；
[0030](2)样品无损，扫描探针无需接触样品，无高能电子束轰击样品，不会造成样品及探针的磨损与破坏；
[0031](3)测试便捷，无需对样品进行不可逆的特殊处理；
[0032](4)无需真空，在常温常压下即可工作；
[0033](5)三维成像，可提供样品高度方向的信息。
[0034]总体而言，本专利技术可以实现在无探针接触、无电流注入的情况下对薄膜样品的表面形貌进行表征测试的功能，并且可以通过探针的横纵扫描实现构建薄膜上表面三维图像的功能。利用本专利技术的装置可以进行高效测量，并且交变电场驱动纳米LED阵列可以达到样品表面零损伤的效果。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例中薄膜表面形貌表征系统的结构框图；
[0036]图2为本专利技术实施例中背光源(纳米LED阵列)的组成示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例中薄膜表面形貌表征系统的等效电路图；
[0038]【本专利技术主要元件符号说明】
[0039]1‑
输入区组件；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11
‑
交流电源；
[0040]12
‑
悬臂；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13
‑
探针；
[0041]2‑
测试区组件；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21
‑
薄膜样品；
[0042]22
‑
背光源的衬底；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
23
‑
背光源的发光组件(以纳米LED阵列为例)；
[0043]24
‑
ITO；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
输出区组件；
[0044]31
‑
光电探测器；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
32
‑
扫描控制器；
[0045]33
‑
图像生成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.交流驱动型背光源在表征薄膜样品表面形貌中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述交流驱动型背光源受交变电场激发后，能产生与薄膜厚度相关的光信号。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述交流驱动型背光源为纳米LED阵列或量子点薄膜，或者有机发光薄膜。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的应用，其特征在于：所述薄膜样品非磁性薄膜，也非金属薄膜。5.一种薄膜表面形貌的表征系统，其特征在于：包括输入区组件、测试区组件和输出区组件；所述输入区组件用于在待测薄膜样品上方加载交变电场，该输入区组件至少包括：交流电源，用于输出驱动背光源发光的交流电场信号；悬臂，用于在电源和探针之间传导交流信号，且控制探针移动；探针，用于在待测薄膜样品上方维持交变电场；所述测试区组件用于放置待测薄膜样品并释放光信号，该测试区组件至少包括：带有介质衬底的交流驱动型背光源：用于受交变电场激发产生与待测薄膜样品厚度相关的光信号，薄膜样品放置于介质衬底上；ITO，作为透明导电层，需要接地；所述输出区组件用于接收、反馈测试数据并绘制三维图像，该输出区组件至少包括：光电探测器，用于接收背光源产生的光信号并将其转化成电信号；扫描控制器，用于控制悬臂带动探针在待测薄膜样品上...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶涛，洪永升，孙天娇，杨书杰，智婷，严羽，刘斌，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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