用光热反射热成像测量GaN HEMT稳态温度

为测量GaN HEMT表面GaN微小结构稳态条件下的温度分布,研发光热反射热成像实验装置并对典型的GaN HEMT进行温度测试。该实验装置以365 nm紫外LED作为光源,具备405 nm的空间分辨率。测试结果显示:实验装置能有效分辨被测件栅极与漏极之间GaN材料的温度分布,以热成像的方式测得被测件GaN材料区域的表面温度分布。在滤除噪声影响后,在14 W直流功耗下对GaN材料测温结果与国外商用仪器相比误差约为2℃。该光热反射实验装置可实现对GaN HEMT进行亚微米量级高空间分辨率稳态温度分布测试。

用于光热反射显微热成像的位置漂移修正方法

光热反射显微热成像测试过程中需要采集若干被测图像,整个过程中图像各像素与被测表面位置的对应关系应保持不变,但是被测表面不可避免地会发生位置漂移,从而引起测量误差。结合光热反射显微热成像的具体应用场景和位置漂移的特性,设计了有针对性的亚像素图像配准算法,结合PID控制驱动三轴纳米位移台实现实时的位置漂移修正。实验验证了算法性能以及漂移修正效果,位移修正残差在5 nm以内,与未补偿测量相比,位置漂移引入的误差得到了较好的抑制,提高了光热反射显微热成像测试的准确性。

热反射率校准系数与温度的相关性研究

为验证热反射热成像测温中温度对热反射率校准系数(CTR)的影响,采用一套热反射热成像测温装置在较宽的温度范围内对由硅衬底和金组成的被测件进行两种空气热对流条件下的测试。热反射热成像测温装置采用530 nm波长LED作为光源;在20~90℃范围内以10℃为间隔分别测量被测件表面金和硅的CTR;采用一个小风扇改变空气热对流。发现空气热对流较强时,CTR在高温段快速减小;空气热对流较弱时,CTR在高温段减小速度放缓,认为主要原因是较强的空气热对流会导致测温装置镜头受热而引起测温装置读数降低。试验结果证明,来自测温装置控温平台的较高温度会引起CTR测量结果偏低。