【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于原子缺陷探测，尤其涉及一种晶体原子缺陷的无损探测装置及其方法。
技术介绍
1、由于半导体芯片被广泛用于大部分
之中，使其已成为关乎经济发展、信息安全的命脉所在。但半导体芯片中重要组成部分晶体的生产制作会不可避免地产生各类原子缺陷，且原子缺陷会对半导体芯片成品的使用产生严重且不可预期的不利影响，这就导致原子缺陷的精确探测显得尤为重要。
2、上述原子缺陷探测的目标是检测出晶体上原子缺陷的类型，并获得缺陷的位置坐标。目前对于晶体原子缺陷探测，最常见的探测方法是显微镜直接观察法，但该种方法受衍射极限限制和吞吐量极小导致不利于快速检测，且无法对晶体中深层的缺陷进行表征；另外还有通过光致发光法来进行原子缺陷的探测，该方法是借助于共聚焦扫描显微镜系统实现缺陷表征，但共聚焦扫描显微镜系统的收集效率较低，同时受到衍射极限的影响，其分辨率也存在一定限制。
3、因而，亟需一种能够实现无损、收集效率高且分辨高的缺陷探测装置及方法。
技术实现思路
1、为解决现有技术的缺点和不足，提供一种晶体原子缺陷的无损探测装置及其方法，从而可解决现有晶体原子缺陷探测方法无法快速检测、局限性高、收集效率低且分辨率不足的问题。
2、为实现本专利技术目的而提供的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，包括有激光器和透镜，所述激光器设置在透镜的前方且与透镜布置于同一光路上，所述透镜的后方设置有待测晶体，以通过透镜将激光器发出的高斯光束聚焦于待测晶体进行荧光耦合，所述待测晶体通过纳米
3、作为上述方案的进一步改进，所述激光器为半导体激光器。
4、作为上述方案的进一步改进，所述透镜的焦距为8mm，使用透镜聚焦于待测晶体表面的光斑直径为60μm。
5、作为上述方案的进一步改进，所述待测晶体安装在三维平移台上，从而实现待测晶体在x、y、z三轴方向上的移动。
6、作为上述方案的进一步改进，所述纳米光纤由普通单模光纤熔融拉伸制作的锥形纳米光纤，其腰部的圆柱形波导直径小于探测波长。
7、作为上述方案的进一步改进，所述纳米光纤粘贴在连接架的顶部，用以对纳米光纤的位置进行限定，所述连接架的底部与一维平移台的顶部固定，用以带动纳米光纤进行平移，所述一维平移台的底部与两自由度倾斜平台的顶部固定，用以带动纳米光纤进行旋转。
8、作为上述方案的进一步改进，所述干涉滤波片为硬膜长波通滤光片，通光波长范围600nm-800nm，透过率t>98.9％。
9、作为上述方案的进一步改进，所述单光子探测器为硅基单光子计数模块，探测波长范围为400nm-1060nm。
10、一种晶体原子缺陷的无损探测方法，包括有如下步骤：
11、s1.利用高温火焰将二氧化硅材质的单模裸光纤熔融拉伸成圆柱形波导直径小于探测波长的纳米光纤；
12、s2.开启激光器，使输出的高斯光束经透镜聚焦于待测晶体表面，寻址原子缺陷进行激发；
13、s3.调节两自由度倾斜平台的俯仰和偏转旋钮，使得纳米光纤平行置于待测晶体被激发位置的正上方且距待测晶体表面1μm处；利用三维平移台调节待测晶体的z轴方向位置，减小纳米光纤与待测晶体的间距使原子缺陷发出的荧光最大效率耦合进入纳米光纤中；
14、s4.耦合进入纳米光纤的荧光经第一光纤耦合头、干涉滤波片和第二光纤耦合头滤除杂散光后准直传输耦合经单模光纤传输至单光子探测器内进行探测；同时耦合进入纳米光纤的荧光经第三光纤耦合头、干涉滤波片和第四光纤耦合头滤除杂散光后准直传输耦合经单模光纤传输至光谱分析仪内进行分析，观察纳米光纤与待测晶体间距减小过程的荧光计数变化趋势，确定荧光计数最大的间距并固定；
15、s5.利用光谱分析仪分析荧光光谱分布，从而确认出原子缺陷类型。
16、本专利技术的有益效果是：
17、与现有技术相比，本专利技术提供的一种晶体原子缺陷的无损探测装置及其方法，具有以下优点：
18、1.本专利技术提供的探测装置结构简单，只需激光器发出适宜波长的激发光源并调整对应通光波长的干涉滤波片，即可拓展至各类原子缺陷的快速探测；
19、2.本专利技术利用的纳米光纤是基于普通单模光纤制成，成本低廉，且可以轻易突破衍射极限，模式损耗低且易于集成；同时由于纳米光纤的光纤直径处于亚波长量级，对光传输模式在横向有很强的束缚，也能提供更高的收集效率和分辨率；
20、3.本专利技术提供的探测装置及方法在晶体原子缺陷探测过程中不会对待测晶体样品产生物理损伤。
21、综上所述，本专利技术提供的晶体原子缺陷的无损探测装置及其方法有效的解决了现有晶体原子缺陷探测方法无法快速检测、局限性高、收集效率低且分辨率不足的问题。
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1.一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：包括有激光器(1)和透镜(3)，所述激光器(1)设置在透镜(3)的前方且与透镜(3)布置于同一光路上，所述透镜(3)的后方设置有待测晶体(4)，以通过透镜(3)将激光器(1)发出的高斯光束(2)聚焦于待测晶体(4)进行荧光耦合，所述待测晶体(4)通过纳米光纤(5)分别与第一光纤耦合头(6)和第三光纤耦合头(11)连通，从而将待测晶体(4)中原子缺陷发出的荧光进行分离，所述第一光纤耦合头(6)的后方自左向右依次布置有干涉滤波片(7)和第二光纤耦合头(8)，所述第二光纤耦合头(8)通过单模光纤(9)与单光子探测器(10)的输入端连接，从而探测原子缺陷的荧光信号，所述第三光纤耦合头(11)的后方自左向右依次布置有干涉滤波片(7)和第四光纤耦合头(12)，所述第四光纤耦合头(12)通过单模光纤(9)与光谱分析仪(13)的输入端连接，从而测得荧光光谱的分布。
2.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：所述激光器(1)为半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特
4.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：所述待测晶体(4)安装在三维平移台上，从而实现待测晶体(4)在X、Y、Z三轴方向上的移动。
5.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：所述纳米光纤(5)由普通单模光纤熔融拉伸制作的锥形纳米光纤，其腰部的圆柱形波导直径小于探测波长。
6.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：所述纳米光纤(5)粘贴在连接架(14)的顶部，用以对纳米光纤(5)的位置进行限定，所述连接架(14)的底部与一维平移台(15)的顶部固定，用以带动纳米光纤(5)进行平移，所述一维平移台(15)的底部与两自由度倾斜平台(16)的顶部固定，用以带动纳米光纤(5)进行旋转。
7.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置及其方法，其特征在于：所述干涉滤波片(7)为硬膜长波通滤光片，通光波长范围600nm-800nm，透过率T>98.9％。
8.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置及其方法，其特征在于：所述单光子探测器(10)为硅基单光子计数模块，探测波长范围为400nm-1060nm。
9.一种晶体原子缺陷的无损探测方法，其特征在于：包括有如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：包括有激光器(1)和透镜(3)，所述激光器(1)设置在透镜(3)的前方且与透镜(3)布置于同一光路上，所述透镜(3)的后方设置有待测晶体(4)，以通过透镜(3)将激光器(1)发出的高斯光束(2)聚焦于待测晶体(4)进行荧光耦合，所述待测晶体(4)通过纳米光纤(5)分别与第一光纤耦合头(6)和第三光纤耦合头(11)连通，从而将待测晶体(4)中原子缺陷发出的荧光进行分离，所述第一光纤耦合头(6)的后方自左向右依次布置有干涉滤波片(7)和第二光纤耦合头(8)，所述第二光纤耦合头(8)通过单模光纤(9)与单光子探测器(10)的输入端连接，从而探测原子缺陷的荧光信号，所述第三光纤耦合头(11)的后方自左向右依次布置有干涉滤波片(7)和第四光纤耦合头(12)，所述第四光纤耦合头(12)通过单模光纤(9)与光谱分析仪(13)的输入端连接，从而测得荧光光谱的分布。
2.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：所述激光器(1)为半导体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种晶体原子缺陷的无损探测装置，其特征在于：所述透镜(3)的焦距为8mm，使用透镜(3)聚焦于待测晶体(4)表面的光斑直径为60μm。
4.根据权利要...
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