半导体薄膜断层光谱仪

负责人: 鲁广昊

所在学院： 前沿科学技术研究院

一、项目简介

申请人团队发明了多种新型光谱分析方法并研制成功配套的光谱仪和仿真分析软件。所发明的断层吸收光谱可表征薄膜不同深度处的组分分布、凝聚态结构、光学分布、电荷局域态密度的空间和能量分布等，从而揭示薄膜中光学作用和电荷输运的机制。本方法既可用于有机高分子的通用薄膜，也可用于功能薄膜。该系列仪器可用作企业和研究机构实验室等的分析仪器。该方法将传统的“一维光谱”展开成“二维光谱”，为器件中电荷分布及电荷输运提供了直接的实验证据，可基于断层光谱数据建立多组分薄膜的光学和电荷输运模型。申请人利用“软等离子体”工艺所研发的光谱仪包括原位紫外可见断层光谱仪和原位红外断层光谱仪，以及可用于监测薄膜形成和变化的原位动态吸收光谱仪。申请人研发的断层光谱仪器数据用户已达 50 余家著名科研机构和高校院所。

二、产品性能优势

申请人团队发明的薄膜断层光谱分析方法、仪器以及软件均为国际首创。针对半导体薄膜的分析，申请人在国际上首次将传统的“一维光谱”展开成“二维光谱”。

本项目采用薄膜断层吸收光谱分析技术，用于研究薄膜不同深度位置（断层）处的吸收光谱以及断层形态:

1.采用适当的光学模型，实现薄膜的深度分辨吸收光谱，并将研究结果应用于薄膜结构分析、光-物质相互作用、电荷输运、光电器件性能优化等。

2.将断层薄膜化学和结构分析结果用于薄膜沿厚度方向的光学和电学性能研究，为光电器件性能的提高提供可靠的技术支撑。

三、市场前景及应用

按现有光谱仪需求增速以及深度图像识别的需求统计，预计 2030 年中国对光谱仪需求在 600 亿人民币左右，其中断层光谱仪市场在 10 亿元以上。本项目所述的半导体薄膜分析方法及整体配套仪器为自主研发，市场前景广阔。申请人搭建世界上第一台原位断层光谱分析仪后，国内多个课题组寄样品，委托测试。两年内已经共同发表论文 10 多篇且影响因子 10 以上，起到了很好的广告效应，有利于拓展用户。项目初期客户主要为高校相关专业实验室、研究所、有机半导体行业、光伏及数据存储企业等。原位断层吸收光谱仪可以实现传统的吸收光谱仪的全部功能，因此中期目标有望部分占领传统的吸收光谱仪的市场。

该产品属于科学分析仪器，主要市场是 R（研究所、高校等研发机构）端和 B 端（比如京东方、TCL 等光电半导体企业）。