一种芯片微波场扫描成像方法及系统

本发明涉及一种芯片检测方法及系统，尤其涉及一种芯片微波场扫描成像方法及系统。

背景技术：

1、nv色心是金刚石中的一个发光点缺陷，即氮空位色心，这种对称的物理结构是一种具有荧光特性的缺陷，可以对芯片表面的磁场进行测量，其分辨率可以达到纳米级别。此外，nv色心还具有荧光辐射性强、电子自旋能级可控，电子自旋相干时间长，制备方式简单灵活等优点。而当被测磁场发生改变时，nv色心零场的中心频率d会随着磁场的改变而改变，因此只需通过测定odmr中心频率的偏移位置即可以测得芯片周围的磁场。目前，已有的利用金刚石nv色心来扫描芯片快速成像的技术仍存在效率不够高，激光器输出功率不足等问题，使得采集到的微波图像不够清晰准确，图像采集效率低下。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种芯片微波场扫描成像方法及系统，高效且准确地进行芯片微波场的扫描和成像。

2、技术方案：本发明的芯片微波场扫描成像方法包括如下步骤：

3、s1、用激光脉冲发射装置产生脉冲激光；

4、s2、对脉冲激光进行功率放大并提升光子简并度，获得方向一致的相干激光；

5、s3、将经过功率放大的激光入射到具有nv色心的金刚石颗粒上，并对金刚石颗粒施加微波场，激发其产生红色荧光；

6、s4、以金刚石颗粒作为探头，对芯片进行扫描，采集并分析芯片反射的荧光信号，提取荧光信号波形中的边带信号峰值；

7、s5、移动被测芯片的位置，重复进行s1-s4，直至获得整个芯片的微波场数据，利用成像设备将场信号转化成图像，实现芯片微波场的可视化。

8、步骤s2中，采用内部设有位置可调的反射镜的光学谐振腔对脉冲激光进行功率放大，通过调整反射镜的位置控制脉冲激光的输出功率。

9、步骤s2中，所述金刚石颗粒安装在锥形光纤探头的尖端，通过锥形光纤进行荧光信号的传输。

10、本发明还提供一种采用权利要求1所述的芯片微波场扫描成像方法的芯片微波场扫描成像系统，芯片微波场扫描成像系统包括用于产生脉冲激光的激光脉冲发射装置，用于产生微波场的微波源，用于产生数字脉冲信号以控制激光脉冲发射装置和微波源的脉冲信号发生器，用于对脉冲激光进行功率放大并滤除其他方向激光的光学谐振腔，用于将荧光信号的频谱特征可视化的频谱分析仪，用于将荧光信号的像特征可视化的ccd相机，用于控制系统各组成部分工作并进行人机交互的计算机和用于调整芯片位置的位移扫描平台。

11、系统包括用于探测芯片产生的微波场信号的微波信号接收装置。

12、计算机与激光脉冲发生器通过lan接口与连接，与微波源通过usb接口连接，与信号分析仪通过gpib总线连接，与位移扫描平台通过rs232总线连接。

13、系统包括用于调整激光脉冲光路的光学系统，所述光学系统包括用于分束的光束分离器，用于滤色的二向色镜和用于聚焦的物镜。

14、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：对激光脉冲振荡光束进行抑制，能够提高光子简并度，获得单色性好，方向性强的相干激光，激光的输出功率高；可以准确的查找金刚石样品和芯片的位置并快速将场信号转化成图像，进行精确测量。本发明具有高分辨率和高准确率的特点，所获得的芯片微波场的特征结果精确，接近真实情况。

技术特征：

1.一种芯片微波场扫描成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的芯片微波场扫描成像方法，其特征在于，所述步骤s2中，采用内部设有位置可调的反射镜的光学谐振腔对脉冲激光进行功率放大，通过调整反射镜的位置控制脉冲激光的输出功率。

3.根据权利要求1所述的芯片微波场扫描成像方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述金刚石颗粒安装在锥形光纤探头的尖端，通过锥形光纤进行荧光信号的传输。

4.一种采用权利要求1所述的芯片微波场扫描成像方法的芯片微波场扫描成像系统，其特征在于，所述芯片微波场扫描成像系统包括用于产生脉冲激光的激光脉冲发射装置，用于产生微波场的微波源，用于产生数字脉冲信号以控制激光脉冲发射装置和微波源的脉冲信号发生器，用于对脉冲激光进行功率放大并滤除其他方向激光的光学谐振腔，用于将荧光信号的频谱特征可视化的频谱分析仪，用于将荧光信号的像特征可视化的ccd相机，用于控制系统各组成部分工作并进行人机交互的计算机和用于调整芯片位置的位移扫描平台。

5.根据权利要求4所述的芯片微波场扫描成像系统，其特征在于，所述系统还包括用于探测芯片产生的微波场信号的微波信号接收装置。

6.根据权利要求4所述的芯片微波场扫描成像系统，其特征在于，所述计算机与激光脉冲发生器通过lan接口与连接，与微波源通过usb接口连接，与信号分析仪通过gpib总线连接，与位移扫描平台通过rs232总线连接。

7.根据权利要求4所述的芯片微波场扫描成像系统，其特征在于所述系统还包括用于调整激光脉冲光路的光学系统，所述光学系统包括用于分束的光束分离器，用于滤色的二向色镜和用于聚焦的物镜。

技术总结
本发明公开了一种芯片微波场扫描成像方法及系统，通过激光脉冲发生器加大输出激光的功率和提升光子简并度获得方向性好的相干激光，向具有NV色心的金刚石交替施加激光脉冲信号和微波场，激发其发出红色荧光，将其作为探头用于进行芯片微波场的探测，将芯片反射的荧光信号进行分析，通过移动芯片的位置，使探头的检测范围覆盖芯片的不同位置，得出整个芯片的数据。本发明能够准确测出芯片微波场的特征数据，分辨率高。

技术研发人员：周力,杜关祥
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16