CN117007561A - 半导体材料的光谱测量系统、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种半导体材料的光谱测量系统、方法及装置。该系统包括：激发光源，用于向样品台提供激发半导体材料样品的第一光束，第一光束用于聚焦至半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，第二光束包括半导体材料样品在第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；第一光学元件组件，至少包括在第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，用于使第一光束聚焦至测量点的光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一；光谱测量单元，设置于样品台的一侧，用于接收第二光束，并根据第二光束生成与测量点对应的光致发光光谱。本申请解决了相关技术中半导体材料由于尺寸较小导致其光致发光光谱的测量难度较大的问题。

Description

半导体材料的光谱测量系统、方法及装置

技术领域

本申请实施例涉及计算机领域，具体而言，涉及一种半导体材料的光谱测量系统、光谱测量系统方法、光谱测量系统装置、计算机可读存储介质及电子设备。

背景技术

半导体材料包含绝缘体、半导体、导体、超导体等不同种类，对各种半导体材料性质的研究促进了科技的发展，其中光致发光是半导体材料一个重要的性质。

随着半导体材料的研究深入，目前已经有越来越多的半导体材料的光致发光光谱被测量到，然而很多半导体材料的尺寸较小，有的只有几微米大小，导致测量难度较大，对测量设备尺寸和精度有更高的要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种半导体材料的光谱测量系统、光谱测量系统方法、光谱测量系统装置、计算机可读存储介质及电子设备，以至少解决相关技术中半导体材料由于尺寸较小导致其光致发光光谱的测量难度较大的问题。

根据本申请的一个实施例，提供了一种半导体材料的光谱测量系统，包括：样品台，用于放置半导体材料样品；激发光源，设置于样品台的一侧，用于向样品台提供激发半导体材料样品的第一光束，第一光束用于聚焦至半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，第二光束包括半导体材料样品在第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；第一光学元件组件，至少包括在第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，用于使第一光束聚焦至测量点的光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一；光谱测量单元，设置于样品台的一侧，用于接收第二光束，并根据第二光束生成与测量点对应的光致发光光谱。

在一个示例性实施例中，激发光源包括：激光器组件，设置于样品台的一侧，激光器组件包括多个激光器，用于发射不同波长的激光；第一控制模块，与激光器组件电连接，用于控制激光器组件中的一个激光器发射激光，以向样品台提供第一光束。

在一个示例性实施例中，光谱测量系统还包括：腔室，用于设置样品台；控温单元，设置于腔室内或腔室的一侧，用于控制腔室内的温度；压强控制单元，与腔室连通，用于对腔室内的压强进行调节。

在一个示例性实施例中，光谱测量系统还包括：第一驱动装置，与样品台连接，用于驱动样品台水平移动和升降；第二控制模块，与第一驱动装置电连接，用于控制第一驱动装置驱动样品台的移动和升降。

在一个示例性实施例中，光学整形元件包括第一透镜和第二透镜，其中：第一透镜设置于激发光源的出光侧，用于将来自激发光源的第一光束聚焦至第一透镜；第二透镜设置于第一透镜的出光侧，用于将聚焦的第一光束平行出射。

在一个示例性实施例中，第一光学元件组件还包括第一半透半返镜和第一反射镜，其中：第一半透半返镜设置于光学衰减元件的出光侧，用于将来自激发光源的第一光束反射至第一反射镜，以及透过被第一反射镜反射的第二光束；第一反射镜设置于聚焦元件的入光侧和第一半透半返镜的一侧，用于将第一半透半返镜反射的第一光束反射至聚焦元件，以及将来自样品台的第二光束反射至第一半透半返镜。

在一个示例性实施例中，光谱测量单元包括：光谱仪，设置于样品台的一侧，用于将光致发光形成的出射光生成光致发光光谱；光学滤波组件，设置于光谱仪的入光侧，用于透过特定波长的光，其中，光致发光形成的出射光具有特定波长。

在一个示例性实施例中，光谱测量单元还包括：遮光组件，设置于光谱仪的入光侧，遮光组件具有与光谱仪中的探测器对应的通孔，通孔用于通过光致发光形成的出射光。

在一个示例性实施例中，光谱测量系统还包括：第二光学元件组件，设置于光学滤波组件的出光侧和光谱仪的入光侧，用于调整第二光束的光路，以使第二光束入射至光谱仪中。

在一个示例性实施例中，光谱测量系统还包括：图像采集单元，设置于样品台的一侧，用于采集样品台上放置的半导体材料样品中目标区域的图像，其中，目标区域包括测量点。

在一个示例性实施例中，图像采集单元包括：照明光源组件，设置于样品台的一侧，用于向样品台上的半导体材料样品提供照明光束；照明光源组件，设置于样品台的一侧，用于向样品台上的半导体材料样品提供照明光束；

在一个示例性实施例中，图像采集单元包括：第三光学元件组件，设置于第一光学元件组件的一侧和相机组件的入光侧，用于调整被目标区域反射的照明光束的光路，以使照明光束入射至相机组件中。

在一个示例性实施例中，第三光学元件组件包括第二半透半返镜和第三反射镜，其中：第二半透半返镜设置于第一光学元件组件与光学滤波组件之间，用于透过来自第一光学元件组件的第二光束，以及将来自第一光学元件组件的照明光束反射至第三反射镜；第三反射镜设置于第二半透半返镜的一侧和相机组件的入光侧，用于将来自第三反射镜的照明光束反射至相机组件中。

在一个示例性实施例中，照明光源组件包括：照明光源，用于提供照明光束；第四光学元件组件，设置于照明光源的出光侧和第一光学元件组件的入光侧，用于调整照明光束的光路，以使照明光束照射至样品台上的半导体材料样品。

在一个示例性实施例中，第四光学元件组件包括第三透镜、第四透镜和第三半透半返镜，其中：第三透镜设置于照明光源的出光侧，用于将来自照明光源的照明光束聚焦至第四透镜；第四透镜设置于第三透镜的出光侧，用于将聚焦的照明光束平行出射；第三半透半返镜设置于第四透镜的出光侧，用于将来自第四透镜的照明光束反射至聚焦元件，以及透过来自第一光学元件组件的第二光束。

在一个示例性实施例中，图像采集单元还包括：遮挡组件，设置于激发光源的出光侧；第二驱动装置，与遮挡组件连接，用于驱动遮挡组件遮挡激发光源发射的第一光束；第三控制模块，与第二驱动装置电连接，用于控制第二驱动装置驱动遮挡组件遮挡第一光束。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种半导体材料的光谱测量方法，应用于上述的半导体材料的光谱测量系统中，上述光谱测量方法包括：在光谱测量系统中的样品台上放置有半导体材料样品的情况下，控制光谱测量系统中的激发光源提供激发半导体材料样品的第一光束，以使得第一光束聚焦至半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，第二光束包括半导体材料样品在第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；接收光谱测量系统中的光谱测量单元生成的光致发光光谱，其中，光谱测量单元用于接收第二光束，并根据第二光束生成与测量点对应的光致发光光谱。

在一个示例性实施例中，激发光源包括激光器组件，激光器组件包括多个激光器，用于发射不同波长的激光，控制光谱测量系统中的激发光源提供激发半导体材料样品的第一光束，包括：接收与半导体材料样品对应的检测信号；解析检测信号，得到与半导体材料样品对应的检测信息，检测信息包括半导体材料样品的带隙；根据检测信息，生成第一控制信号，以使得激光器组件根据第一控制信号输出能量大于半导体材料样品的带隙的第一光束。

在一个示例性实施例中，光谱测量系统还包括图像采集单元和第一驱动装置，图像采集单元设置于样品台的一侧，第一驱动装置与样品台连接，光谱测量方法还包括：光谱测量系统还包括图像采集单元和第一驱动装置，图像采集单元设置于样品台的一侧，第一驱动装置与样品台连接，光谱测量方法还包括：根据部分区域的图像和预设图像，生成第二控制信号，以使得第一驱动装置根据第二控制信号控制样品台水平移动至第一目标位置，其中，预设图像为半导体材料样品的待测表面的完整图像，在样品台移动至第一目标位置的情况下，图像采集单元采集的图像为半导体材料样品中目标区域的图像。

在一个示例性实施例中，光谱测量系统还包括照明光源组件、相机组件、遮挡组件和第二驱动装置，照明光源组件和相机组件设置于样品台的一侧，遮挡组件设置于激发光源的出光侧，第二驱动装置与遮挡组件连接，第三控制模块与第二驱动装置电连接，获取图像采集单元采集的半导体材料样品的部分区域的图像，包括：输出第三控制信号至第二驱动装置，以使得第二驱动装置驱动遮挡组件遮挡第一光束；在遮挡组件遮挡第一光束的情况下，输出开启信号至照明光源，以使得照明光源将照明光束照射至半导体材料样品的部分区域，其中，相机组件用于接收被部分区域反射的照明光束，并根据照明光束生成部分区域的图像。

在一个示例性实施例中，根据部分区域的图像和预设图像，生成第二控制信号，包括：获取预设图像，其中，预设图像中具有与目标区域对应的第一像素区域；确定预设图像中与部分区域的图像对应的第二像素区域；根据第一像素区域在预设图像中的第一位置以及第二像素区域在预设图像中的第二位置，生成位移信息，其中，位移信息包括样品台在水平方向上的位移参数，水平方向为与样品台的承载面平行的任意方向，位移参数与第一位置和第二位置之间的距离对应；根据位移信息，生成第二控制信号。

在一个示例性实施例中，光谱测量方法还包括：在样品台移动至第一目标位置的情况下，输出第四控制信号和关闭信号，以使得第二驱动装置根据第四控制信号驱动遮挡组件解除对第一光束的遮挡，并使得照明光源根据关闭信号停止照射照明光束；获取与第一光束对应的光斑信息，其中，光斑信息包括第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸；根据光斑信息和预设光斑尺寸，生成第四控制信号，以使得第一驱动装置根据第四控制信号控制样品台垂直移动至第二目标位置，其中，在样品台移动至第二目标位置的情况下，第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸与预设光斑尺寸相同，预设光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种半导体材料的光谱测量装置，应用于上述的半导体材料的光谱测量系统中，光谱测量装置包括：控制模块，用于在光谱测量系统中的样品台上放置有半导体材料样品的情况下，控制光谱测量系统中的激发光源提供激发半导体材料样品的第一光束，以使得第一光束聚焦至半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，第二光束包括半导体材料样品在第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；接收模块，用于接收光谱测量系统中的光谱测量单元生成的光致发光光谱，其中，光谱测量单元用于接收第二光束，并根据第二光束生成与测量点对应的光致发光光谱。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

根据本申请的又一个实施例，还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

通过本申请，由于光谱测量系统中的第一光学元件组件至少包括在第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，通过上述第一光学元件组件能够使第一光束聚焦至测量点的光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一，从而可以有效提高尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱的测量准确性；具体地，半导体材料中的很多二维材料的尺寸较小，有的只有几微米大小，对测量设备尺寸和精度有更高的要求，而通过采用本申请的上述光谱测量系统，能够通过第一光学元件组件对光路进行调节，使激发光源聚焦至测量点的光斑大小最小达到2μm，从而可以有效的测量尺寸为5μm以上的二维半导体材料的光致发光光谱。因此，采用本申请的上述光谱测量系统，可以解决相关技术中半导体材料由于尺寸较小导致其光致发光光谱的测量难度较大的问题，实现对尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱准确测量的效果。

附图说明

图1是根据本申请实施例的一种半导体材料的光谱测量系统的结构框图；

图2是根据本申请实施例的另一种半导体材料的光谱测量系统的结构框图；

图3是根据本申请实施例的一种应用于半导体材料的光谱测量系统的光致发光光谱测量过程的流程图；

图4是根据本申请实施例的一种采用半导体材料的光谱测量系统得到的二硫化锡光致发光光谱示意图；

图5是根据本申请实施例的一种应用于半导体材料的光谱测量方法的移动终端的硬件结构框图；

图6是根据本申请实施例的一种半导体材料的光谱测量方法的流程图；

图7是根据本申请实施例的一种半导体材料的光谱测量装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的实施例。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

根据本申请的一个实施例，提供了一种半导体材料的光谱测量系统，图1是本申请实施例的一种半导体材料的光谱测量系统的结构框图。如图1所示，该系统包括：样品台11，用于放置半导体材料样品；激发光源100，设置于样品台的一侧，用于向样品台提供激发半导体材料样品的第一光束，第一光束用于聚焦至半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，第二光束包括半导体材料样品在第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；第一光学元件组件200，至少包括在第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，用于使第一光束聚焦至测量点的光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一；光谱测量单元300，设置于样品台的一侧，用于接收第二光束，并根据第二光束生成与测量点对应的光致发光光谱。图1中示出的箭头方向为光路方向。

采用上述实施例，由于光谱测量系统中的第一光学元件组件至少包括在第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，通过上述第一光学元件组件能够使第一光束聚焦至测量点的光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一，从而可以有效提高尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱的测量准确性；具体地，半导体材料中的很多二维材料的尺寸较小，有的只有几微米大小，对测量设备尺寸和精度有更高的要求，而通过采用本申请的上述光谱测量系统，能够通过第一光学元件组件对光路进行调节，使激发光源聚焦至测量点的光斑大小最小达到2μm，从而可以有效的测量尺寸为5μm以上的二维半导体材料的光致发光光谱。因此，采用本申请的上述光谱测量系统，可以解决相关技术中半导体材料由于尺寸较小导致其光致发光光谱的测量难度较大的问题，实现对尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱准确测量的效果。

在一些可选的实施方式中，本实施例中的上述激发光源包括：激光器组件，设置于样品台的一侧，激光器组件包括多个激光器，用于发射不同波长的激光；第一控制模块，与激光器组件电连接，用于控制激光器组件中的一个激光器发射激光，以向样品台提供第一光束。

在上述可选的实施方式中，激光器为可以固体激光器，根据所要测量的半导体材料的不同选择使用合适波长的激光器发出的激光作为激发光。具体地，固体激光器的激光波长与能量之间存在反比关系，即激光波长越短，激光能量越高，这是由于激光波长越短，每个激光光子的能量就越大，因此相同的激光能量在波长较短的情况下会产生更多的光子，进一步地，由于在激光器的激光能量大于半导体材料的带隙的情况下能够实现光致发光，因此，可以根据半导体材料的带隙，合理选择激光器的激光波长，以实现半导体材料在激光器中激光作用下的光致发光。

在本实施例的第一光学元件组件中，光学整形元件设置于激发光源的出光侧，用于，光学衰减元件和聚焦元件设置于样品台的具有承载面的一侧，用于将第一光束聚焦至半导体材料样品的测量点。

具体地，如图2所示，上述聚焦元件可以为固定于样品台11上方的第一物镜13，激光器组件14出射的第一光束到达样品台11上方的第一物镜13后，通过第一物镜13聚焦至半导体材料样品12上，以形成检测点。对半导体材料样品12进行检测时，样品台11的测试环境可以为低温环境，此时，上述第一物镜13可以为低温物镜，低温物镜在低温环境中仍能够对光束起到优异的聚焦作用。

在一些可选的实施方式中，上述光学整形元件包括第一透镜和第二透镜，其中：第一透镜设置于激发光源的出光侧，用于将来自激发光源的第一光束聚焦至第一透镜；第二透镜设置于第一透镜的出光侧，用于将聚焦的第一光束平行出射。

具体地，如图2所示，激光器组件14出射的第一光束先通过第一透镜31后被聚焦，然后再通过第二透镜32，使得出射的第一光束为平行光束，平行出射的第一光束再通过光学衰减片33以减弱光强，光强被减弱的第一光束通过第一物镜13聚焦至半导体材料样品12上，以形成检测点。

在一些可选的实施方式中，本实施例中的第一光学元件组件还包括第一半透半返镜和第一反射镜，第一半透半返镜设置于光学衰减元件的出光侧，用于将来自激发光源的第一光束反射至第一反射镜，以及透过被第一反射镜反射的第二光束；第一反射镜设置于聚焦元件的入光侧和第一半透半返镜的一侧，用于将第一半透半返镜反射的第一光束反射至聚焦元件，以及将来自样品台的第二光束反射至第一半透半返镜。

示例性的，如图2所示，第一半透半返镜15设置于光学整形元件的出光侧和第一反射镜16的一侧，用于将被光学整形元件整形的第一光束反射至第一反射镜16，以及透过被第一反射镜16反射的第二光束；第一反射镜16设置于第一物镜13的入光侧和第一半透半返镜15的一侧，用于将第一半透半返镜15反射的第一光束反射至第一物镜13，以及将来自样品台的第二光束反射至第一半透半返镜15。

具体地，如图2所示，通过合理设置第一半透半返镜15和第一反射镜16的摆放位置和摆放角度，使从激光器组件14中出射的第一光束先达到第一半透半返镜15，并被第一半透半返镜15反射后达到第一反射镜16，然后第一光束通过第一反射镜16反射达到第一物镜13，并通过第一物镜13聚焦至放置于样品台11上的半导体材料样品12表面，使半导体材料样品12通过聚焦的第一光束进行光致发光，第一光束中的部分光线未发生光致发光而是被半导体材料样品12的表面反射，从而形成第二光束，第二光束再到达第一反射镜16，并被第一反射镜16反射至第一半透半返镜15，并通过第一半透半返镜15透过。

在一些可选的实施方式中，本实施例中的光谱测量系统还包括腔室、控温单元和压强控制单元，其中：腔室用于设置样品台；控温单元设置于腔室内或腔室的一侧，用于控制腔室内的温度；压强控制单元与腔室连通，用于对腔室内的压强进行调节。

具体地，可以将二维半导体材料样品放置于上述腔室内的承载组件上，然后使上述腔室中形成密封空间，从而通过抽真空组件对腔室进行抽真空处理，以使强室内具有真空状态，然后通过位于腔室内或腔室外的降温组件，对腔室内的真空环境进行降温处理，以将位于腔室内的二维半导体材料样品降温至3~350K，上述低温范围能够有效减小二维材料晶体的热运动对光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态同时放出光子的过程的影响，降低噪声的干扰，提高光致发光光谱信号的信噪比和精度。

相关技术中，测量二维半导体材料光致发光的方法主要是在常温下测量，但是由于很多二维半导体材料本身的物理性质，测量的光致发光光谱较弱，而噪声较强，光谱会淹没在噪声中，使得某些种类的二维半导体材料无法被测量。并且很多二维材料的尺寸较小，有的只有几微米大小，对测量设备尺寸和精度有更高的要求。而本实施例通过利用真空和降温处理后形成的低温环境测量二维材料的光致发光光谱，能够有效减小二维材料晶体的热运动对光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态同时放出光子的过程的影响，降低噪声的干扰，进而可以得到常温状态下无法得到的二维材料种类的光致发光光谱，使得二维材料减少受噪声等条件的限制，可以有效的测量更多不同种类的二维材料的光致发光光谱。因此，可以解决相关技术中二维材料光致发光的方法测量的光致发光光谱较弱且噪声较强的问题，达到提高光致发光光谱信号的信噪比和精度的效果。

在上述可选的实施方式中，如图2所示，样品台11可以设置于腔室内10，光谱测量系统还可以包括第一驱动装置和第二控制模块（第一驱动装置和第二控制模块图中未示出），其中：样品台11具有承载面，用于承载半导体材料样品12；第一驱动装置与样品台11连接，用于驱动样品台11在水平方向上的移动和升降，上述水平方向为与承载面平行的任意方向；第二控制模块与第一驱动装置电连接，用于控制第一驱动装置驱动样品台11的移动和升降。

具体地，本实施例中的半导体材料可以为二维材料，二维材料样品可以通过对三维材料进行机械剥离等方式得到，上述方式会导致二维材料样品中仍残留部分未被剥离的三维材料，即二维材料样品同时包含二维材料部分和三维材料部分。对于上述二维材料样品，并非任意点处均能够用于二维材料的光致发光光谱检测，因此，需要将激光器组件出射的第一光束照射至二维材料样品中的二维材料部分，即二维材料样品中的目标区域，本实施例中可以通过上述第一驱动装置驱动样品台在水平方向上的移动和升降，以使第一光束能够聚焦至上述目标区域，从而实现对该二维材料样品中二维材料的光致发光光谱检测。

进一步地，上述二维材料样品具有较小尺寸，在机械剥离时可以将其吸附于具有较大尺寸的衬底上，从而在将二维材料样品放置于样品台时，可以将吸附有二维材料样品的衬底放置于样品台的承载面上，上述样品台的承载面上可以连接有固定组件，如夹具，从而通过固定组件将上述衬底固定于样品台上。

示例性的，上述降温组件和承载组件可以为低温设备中的组件，低温设备可以使用Montana Instruments公司生产的型号为Cryostation C2的低温仪设备，其低温温度调节范围为3-350K，温度稳定性＜10mK，震动稳定性＜5nm。上述低温设备由低温物镜、样品位移台等组成。样品位移台主要用来固定样品，以及通过移动不同位置来调节样品的水平和俯仰方向来调节光路。

在一些可选的实施方式中，本实施例中的光谱测量单元包括光谱仪，光谱仪设置于样品台的一侧，用于将光致发光形成的出射光生成光致发光光谱；光学滤波组件，设置于光谱仪的入光侧，用于透过特定波长的光，其中，光致发光形成的出射光具有特定波长。

具体地，如图2所示，来自样品台中被半导体材料样品12反射的第二光束先达到光学滤波组件17，光学滤波组件17将第二光束中除光致发光形成的光之外的光线滤除，从而使剩余的第二光束被光谱仪18采集以生成光致发光光谱。

示例性的，上述光谱仪为HORIBA公司生产的型号为iHR550的光谱仪，其光路设计和平场光学元件不仅在沿出射狭缝的长度方向，而且在沿焦平面色散方向均获得了优异的图像质量、分辨率和通量，并且，由于入射狭缝上的点光源在焦平面上的各波长被较好地再现从而使光谱仪在宽广的波长范围中，都保持了高分辨率和多道测量能力。

在上述可选的实施方式中，本实施例中的光谱测量单元还包括遮光组件，遮光组件设置于光谱仪的入光侧，遮光组件具有与光谱仪中的探测器对应的通孔，通孔用于通过光致发光形成的出射光。

示例性的，如图2所示，上述遮光组件为套设于光谱仪18外侧的遮光罩19，遮光罩19具有与光谱仪18中的探测器对应的通孔，从而使通过光学滤波组件17滤波后的第二光束通过该通孔进入探测器中，从而利用遮光罩19的遮挡作用，可以很大程度的遮挡其它光进入到光谱仪，降低除最后进入光谱仪18的光致发光以外的其它光源的干扰，使光谱仪18达到更好的测量效果。

在上述可选的实施方式中，本实施例中的光谱测量单元还包括第二光学元件组件，第二光学元件组件设置于光学滤波组件的出光侧和光谱仪的入光侧，用于调整第二光束的光路，以使第二光束入射至光谱仪中。

示例性的，如图2所示，上述第二光学元件组件可以包括第二反射镜20，第二反射镜20能够通过反射，以调整经过光学滤波组件17的第二光束的光路，从而使第二光束进入光谱仪18中以生成光致发光光谱。

本实施例中的光谱测量系统还可以包括图像采集单元，设置于样品台的一侧，用于采集样品台上放置的半导体材料样品中目标区域的图像，其中，目标区域包括测量点。

在一些可选的实施方式中，图像采集单元包括照明光源组件和相机组件，其中：照明光源组件设置于样品台的一侧，用于向样品台上的半导体材料样品提供照明光束；相机组件设置于样品台的一侧，用于接收被目标区域反射的照明光束，并根据照明光束生成目标区域的图像。

示例性的，如图2所示，在激光器组件14未出射第一光束或在遮挡激光器组件14出射的第一光束的情况下，使照明光源组件提供的照明光束被第一半透半返镜15和第一反射镜16反射后达到第一物镜13，并通过第一物镜13聚焦至样品台11上的半导体材料样品12上，被半导体材料样品12反射的照明光束被第一反射镜16反射后透过第一半透半返镜15，最后被相机组件21接收，从而通过相机组件21获取到半导体材料样品12中部分区域的图像。然后可以通过控制样品台11在水平方向上移动，使相机组件21能够获取到半导体材料样品12中目标区域的图像，并标记该目标区域。之后移除照明光源组件或关闭照明光源组件，使激光器组件14继续出射第一光束，并通过调节第一反射镜16的方向并控制样品台11的升降保证第一光束垂直打在半导体材料样品上被反射后可以沿入射光路原路返回至第一半透半返镜15。再用遮挡组件遮挡住第一光束，并使照明光源出射照明光束，然后沿水平方向调节样品台11，以将目标区域移动到标记位置。

为了实现对激光器组件出射第一光束的遮挡，在上述可选的实施方式中，图像采集单元还可以包括遮挡组件、第二驱动装置和第三控制模块，其中：遮挡组件设置于激发光源的出光侧；第二驱动装置与遮挡组件连接，用于驱动遮挡组件遮挡激发光源发射的第一光束；第三控制模块与第二驱动装置电连接，用于控制第二驱动装置驱动遮挡组件遮挡第一光束。

具体地，激发光源可以为激光器组件，在激光器组件出射第一光束的情况下，通过第三控制模块控制第二驱动装置，以驱动遮挡组件遮挡激光器发射的第一光束。

在上述可选的实施方式中，光谱测量系统还包括第三光学元件组件，第三光学元件组件设置于第一光学元件组件的一侧和相机组件的入光侧，用于调整被目标区域反射的照明光束的光路，以使照明光束入射至相机组件中。上述相机组件用来辅助观察半导体材料样品的情况，方便激光器的激光光斑打在需要测量的位置上，上述相机组件还可以与显示设备相连，从而便于实时观察半导体材料样品的情况。

示例性的，如图2所示，上述第三光学元件组件包括第二半透半返镜22和第三反射镜23，其中：第二半透半返镜22设置于第一光学元件组件与光学滤波组件17之间，用于透过来自第一光学元件组件的第二光束，以及将来自第一光学元件组件的照明光束反射至第三反射镜23；第三反射镜23设置于第二半透半返镜22的一侧和相机组件21的入光侧，用于将来自第三反射镜23的照明光束反射至相机组件21中。

具体地，如图2所示，通过合理设置第二半透半返镜22和第三反射镜23的摆放位置和摆放角度，使从样品台11上原路返回的照明光束达到第二半透半返镜22，并通过第二半透半返镜22反射后达到第三反射镜23，第三反射镜23将照明光束反射至相机组件21中，从而通过相机组件21获取半导体材料样品12中部分区域的图像。进一步地，如图2所示，上述第三反射镜23与相机组件21之间还可以设置有第五透镜24和第六透镜25，用于使被第三反射镜反射的照明光束中更多的光线进入相机组件中。

上述第二半透半返镜和第三反射镜还可以应用于第二光束进入光谱仪的光路中，来自样品台11上被半导体材料样品12反射的第二光束先达到第二半透半返镜，并通过第二半透半返镜后达到光学滤波组件，光学滤波组件将第二光束中除光致发光形成的光之外的光线滤除，剩余的第二光束达到第三反射镜，并被第三反射镜反射至光谱仪中，从而使反射至光谱仪中光线为通过半导体材料样品光致发光的光线。

在一些可选的实施方式中，照明光源组件包括照明光源和第四光学元件组件，其中：照明光源用于提供照明光束；第四光学元件组件设置于照明光源的出光侧和第一光学元件组件的入光侧，用于调整照明光束的光路，以使照明光束照射至样品台上的半导体材料样品。

具体地，上述第四光学元件组件可以包括第三透镜、第四透镜和第三半透半返镜，其中：第三透镜设置于照明光源的出光侧，用于将来自照明光源的照明光束聚焦至第四透镜；第四透镜设置于第三透镜的出光侧，用于将聚焦的照明光束平行出射；第三半透半返镜设置于第四透镜的出光侧，用于将来自第四透镜的照明光束反射至聚焦元件，以及透过来自第一光学元件组件的第二光束。

示例性的，如图2所示，在激光器组件14未出射第一光束或在遮挡激光器组件14出射的第一光束的情况下，使照明光源组件中的照明光源21（如手电筒）提供的照明光束顺序通过第三透镜34、第四透镜35和第三半透半返镜36后，被第三半透半返镜36和第一反射镜16反射后达到第一物镜13，并通过第一物镜13聚焦至样品台11的半导体材料样品12上，被半导体材料样品12反射的照明光束被第一反射镜16反射后透过第三半透半返镜36，最后被相机组件21接收，从而通过相机组件21获取到半导体材料样品12中部分区域的图像。

需要注意的是，本实施例中如图2所示的系统中可能还会用到一些其他可选的设备或组件，例如各种聚焦用的其他透镜、调节激光功率的半波片等，本实施例中不做具体限定。

下面将结合图2中的光谱测量系统，进一步说明应用于该系统中的光致发光光谱测量过程，如图3所示，该测量过程可以包括：

（1）搭建如图2所示的光路后，利用上述系统进行测量，根据不同样品材料的光学带隙，选择适合波长的激发光去激发该二维材料，以半导体材料样品12为二硫化锡为例，激光器组件14中可以使用索雷博公司生产的型号为LDM405的固体激光器发出的激光作为激发光，即第一光束，其输出波长在405 nm，稳定性0.01 dB，最大功率4 mW。

（2）将二维材料样品12放入腔室10（如低温设备）中，二维材料样品12固定在样品台11上，装好第一物镜13后关闭腔室10入口，确保密封完整。然后将腔室10抽真空，最后将腔室10降温到10K。

（3）打开固体激光器，遮挡组件遮挡住固体激光器出射的第一光束，将照明光源组件放在激光器组件14的一侧，并调节样品台11的升降，使激光器组件14的照明光束顺序通过第三透镜34、第四透镜35和第三半透半返镜36后，被第一半透半返镜15后被第一反射镜16反射，再通过第一物镜13聚焦在样品上，直到通过相机组件21观察到的样品在显示设备上显示出清晰的图像，然后通过调节样品台11水平移动找到要二维材料样品12中目标区域的位置，即要测量点的位置，并标记红色圆圈。

（4）移开遮挡组件，使第一光束通过第一透镜31后被聚焦，然后再通过第二透镜32，使得出射的第一光束为平行光束，平行出射的第一光束再通过光学衰减片33以减弱光强，光强被减弱的第一光束通过第一半透半返镜15和第一反射镜16后垂直照射至第一物镜13，再通过调节第一反射镜13的反射方向和样品台11的升降保证入射光垂直打在二维材料样品12上反射后可以沿入射光路原路返回至第一半透半返镜15。

（5）再用遮挡组件遮挡住第一光束，并将照明光源组件放在激光器组件14与第一半透半返镜15之间，然后沿水平方向调节样品台11，以将要测量点的位置移动到标记的红色圆圈上。

（6）移除照明光源组件和遮挡组件，用遮光罩19把光谱仪18罩住，遮光罩19只留一个小孔可以让第二光束进入光谱仪18的探测器中，通过探测器前方放置的第二反射镜20将激发光经过样品后反射的反射光沿小孔导入探测器，此时光谱仪18前可以不放置光学滤波组件17，通过调节第二反射镜20俯仰以优化光进入光谱仪的探测器的位置，使光谱仪18探测到的光最大。

（7）在光谱仪18前放置光学滤波组件17，在第二光束通过光学滤波组件17后，通过二维材料样品12光致发光的光束进入光谱仪18探测入口。可以选择合适的滤波片除光致发光的光束之外的光，对于二维材料样品12为二硫化锡，可以使用索雷博公司生产的型号为NF405的滤波片来过滤掉405 nm的激发光，只让光致发光的光束进入光谱仪。

（8）根据二维材料样品12的性质，设置合适的的光谱仪18的测量参数，测量低温下的二维材料光致发光光谱，对于二维材料样品12为二硫化锡，可以得到如图4所示的二硫化锡的光致发光光谱，即光的相对强度与波长之间的关系。

采用本实施例中的上述系统，利用真空和低温环境测量二维材料的光致发光光谱，可以有效减小二维材料晶体的热运动对光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态同时放出光子的过程的影响，降低噪声的干扰，提高光致发光光谱信号的信噪比和精度。进一步地，还可以使低温下激发光的光斑大小最小可以达到2μm，可以有效的测量尺寸为5μm以上的二维材料的光致发光光谱。通过光学滤波组件的滤波作用和遮光租金啊的遮挡作用的配合使用，可以最大程度的过滤和遮挡激发光和其它光进入到光谱仪，降低除最后进入光谱仪的光致发光以外的其它光源的干扰，使光谱仪达到更好的测量效果。通过相机组件具体设置和光路调节，使相机组件可以精确观察到样品的位置，激发光的位置和大小，方便调节激发光聚焦和精确测量要测量的样品位置。

根据本申请的另一个实施例，提供了一种半导体材料的光谱测量方法，应用于前述实施例中的半导体材料的光谱测量系统。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图5是本申请实施例的一种半导体材料的光谱测量方法的移动终端的硬件结构框图。如图5所示，移动终端可以包括一个或多个（图5中仅示出一个）处理器102（处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置）和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图5所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图5中所示更多或者更少的组件，或者具有与图5所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本申请实施例中的半导体材料的光谱测量方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器（Network Interface Controller，简称为NIC），其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频（Radio Frequency，简称为RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于上述移动终端的半导体材料的光谱测量方法，图6是根据本申请实施例的半导体材料的光谱测量方法的流程图，如图6所示，该流程包括如下步骤：

步骤S202，在光谱测量系统中的样品台上放置有半导体材料样品的情况下，控制光谱测量系统中的激发光源提供激发半导体材料样品的第一光束，以使得第一光束聚焦至半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，第二光束包括半导体材料样品在第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；

步骤S204，接收光谱测量系统中的光谱测量单元生成的光致发光光谱，其中，光谱测量单元用于接收第二光束，并根据第二光束生成与测量点对应的光致发光光谱。

通过上述步骤，由于采用的光谱测量系统中的第一光学元件组件至少包括在第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，通过上述第一光学元件组件能够使第一光束聚焦至测量点的光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一，从而可以有效提高尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱的测量准确性；具体地，半导体材料中的很多二维材料的尺寸较小，有的只有几微米大小，对测量设备尺寸和精度有更高的要求，而通过采用本申请的上述光谱测量系统，能够通过第一光学元件组件对光路进行调节，使激发光源聚焦至测量点的光斑大小最小达到2μm，从而可以有效的测量尺寸为5μm以上的二维半导体材料的光致发光光谱。因此，采用本申请的上述光谱测量系统，可以解决相关技术中半导体材料由于尺寸较小导致其光致发光光谱的测量难度较大的问题，实现对尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱准确测量的效果。

上述激发光源还可以包括激光器组件，激光器组件包括多个激光器，用于发射不同波长的激光，此时，在一些可选的实施方式中，控制光谱测量系统中的激发光源提供激发半导体材料样品的第一光束，包括：接收与半导体材料样品对应的检测信号；解析检测信号，得到与半导体材料样品对应的检测信息，检测信息包括半导体材料样品的带隙；根据检测信息，生成第一控制信号，以使得激光器组件根据第一控制信号输出能量大于半导体材料样品的带隙的第一光束。

在上述可选的实施方式中，通过检测待测的半导体材料样品，以得到该半导体材料样品的带隙，从而能够控制激光器组件输出量大于该带隙的激光，从而能够基于不同的半导体材料样品的种类，选择对应的激发光，使得本实施例的方法中激发光源的选择更加灵活，可以应用于对各种测试对象的光致发光光谱进行获取。

上述光谱测量系统还可以包括图像采集单元和第一驱动装置，图像采集单元设置于样品台的一侧，第一驱动装置与样品台连接。此时，在一些可选的实施方式中，本实施例中的光谱测量方法还包括：获取图像采集单元采集的半导体材料样品的部分区域的图像；根据部分区域的图像和预设图像，生成第二控制信号，以使得第一驱动装置根据第二控制信号控制样品台水平移动至第一目标位置，其中，预设图像为半导体材料样品的待测表面的完整图像，在样品台移动至第一目标位置的情况下，图像采集单元采集的图像为半导体材料样品中目标区域的图像。

具体地，以本实施例中的上述半导体材料样品为二维材料为例，二维材料样品可以通过对三维材料进行机械剥离等方式得到，上述方式会导致二维材料样品中仍残留部分未被剥离的三维材料，即二维材料样品同时包含二维材料部分和三维材料部分。对于上述二维材料样品，并非任意点处均能够用于二维材料的光致发光光谱检测，因此，需要将激光器组件出射的第一光束照射至二维材料样品中的二维材料部分，即二维材料样品中的目标区域，本实施例中可以通过上述第一驱动装置驱动样品台在水平方向上的移动和升降，以使第一光束能够聚焦至上述目标区域，从而实现对该二维材料样品中二维材料的光致发光光谱检测。

上述光谱测量系统还可以包括照明光源组件、相机组件、遮挡组件和第二驱动装置，照明光源组件和相机组件设置于样品台的一侧，遮挡组件设置于激发光源的出光侧，第二驱动装置与遮挡组件连接，第三控制模块与第二驱动装置电连接。此时，在一些可选的实施方式中，获取图像采集单元采集的半导体材料样品的部分区域的图像，包括：输出第三控制信号至第二驱动装置，以使得第二驱动装置根据第三控制信号驱动遮挡组件遮挡第一光束；在遮挡组件遮挡第一光束的情况下，输出开启信号至照明光源，以使得照明光源将照明光束照射至半导体材料样品的部分区域，其中，相机组件用于接收被部分区域反射的照明光束，并根据照明光束生成部分区域的图像。

具体地，在驱动遮挡组件遮挡激光器组件出射的第一光束的情况下，使照明光源组件提供的照明光束聚焦至样品台上的半导体材料样品上，被半导体材料样品反射的照明光束通过合理布置的光学元件调整光路后，被相机组件接收，从而通过相机组件获取到半导体材料样品中部分区域的图像。

在上述可选的实施方式中，根据部分区域的图像和预设图像，生成第二控制信号，可以包括：获取预设图像，其中，预设图像中具有与目标区域对应的第一像素区域；确定预设图像中与部分区域的图像对应的第二像素区域；根据第一像素区域在预设图像中的第一位置以及第二像素区域在预设图像中的第二位置，生成位移信息，其中，位移信息包括样品台在水平方向上的位移参数，水平方向为与样品台的承载面平行的任意方向，位移参数与第一位置和第二位置之间的距离对应；根据位移信息，生成第二控制信号。

具体地，可以先获取半导体材料样品的实际尺寸，再通过对半导体材料样品进行拍照以获取半导体材料样品的完整图像并存储为预设图像，然后在获取到部分区域的图像后，确定出预设图像中与部分区域的图像对应的第二像素区域，并判断预设图像中与目标区域对应的第一像素区域与该第二像素区域的位置之间的关系，从而根据半导体材料样品的实际尺寸以及上述第一像素区域与该第二像素区域之间的位置关系，确定出样品台在位移后能够使相机组件获取到目标区域的位移量，从而生成第二控制信号以使得驱动装置根据第二控制信号控制样品台水平移动达到目标位置。

在一些可选的实施方式中，光谱测量方法还包括：在样品台移动至第一目标位置的情况下，输出第四控制信号和关闭信号，以使得第二驱动装置根据第四控制信号驱动遮挡组件解除对第一光束的遮挡，并使得照明光源组件根据关闭信号停止照射照明光束；获取与第一光束对应的光斑信息，其中，光斑信息包括第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸；根据光斑信息和预设光斑尺寸，生成第四控制信号，以使得第一驱动装置根据第四控制信号控制样品台垂直移动至第二目标位置，其中，在样品台移动至第二目标位置的情况下，第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸与预设光斑尺寸相同，预设光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一。

具体地，在半导体材料样品同时包含的半导体材料部分尺寸较小的情况下，为了使第一光束能够更为准确地生成半导体材料种类的光致发光光谱，可以先设置预设光斑尺寸，预设光斑尺寸具有较小尺寸，如2μm，在检测到第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸大于上述预设光斑尺寸的情况下，可以通过输出控制信号，控制驱动装置自动调节样品台，从而调整第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸，以使该光斑尺寸能够满足上述预设光斑尺寸。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例的方法。

在本实施例中还提供了一种半导体材料的光谱测量装置，应用于上述的半导体材料的光谱测量系统中，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图7是根据本申请实施例的半导体材料的光谱测量装置的结构框图，如图7所示，该装置包括：

控制模块302，用于在光谱测量系统中的样品台上放置有半导体材料样品的情况下，控制光谱测量系统中的激发光源提供激发半导体材料样品的第一光束，以使得第一光束聚焦至半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，第二光束包括半导体材料样品在第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；

接收模块304，用于接收光谱测量系统中的光谱测量单元生成的光致发光光谱，其中，光谱测量单元用于接收第二光束，并根据第二光束生成与测量点对应的光致发光光谱。

通过上述模块，光谱测量系统中的第一光学元件组件至少包括在第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，从而通过控制模块302控制光谱测量系统中的激发光源提供激发半导体材料样品的第一光束，能够通过上述第一光学元件组件使第一光束聚焦至测量点的光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一，从而通过接收模块304接收光致发光光谱，可以有效提高尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱的测量准确性；具体地，半导体材料中的很多二维材料的尺寸较小，有的只有几微米大小，对测量设备尺寸和精度有更高的要求，而通过采用本申请的上述光谱测量系统，能够通过第一光学元件组件对光路进行调节，使激发光源聚焦至测量点的光斑大小最小达到2μm，从而可以有效的测量尺寸为5μm以上的二维半导体材料的光致发光光谱。因此，采用本申请的上述光谱测量系统，可以解决相关技术中半导体材料由于尺寸较小导致其光致发光光谱的测量难度较大的问题，实现对尺寸较小的半导体材料的光致发光光谱准确测量的效果。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

上述激发光源还可以包括激光器组件，激光器组件包括多个激光器，用于发射不同波长的激光，此时，在一些可选的实施方式中，控制模块302包括：接收子模块，用于接收与半导体材料样品对应的检测信号；解析子模块，用于解析检测信号，得到与半导体材料样品对应的检测信息，检测信息包括半导体材料样品的带隙；根据检测信息，第一生成子模块，用于生成第一控制信号，以使得激光器组件根据第一控制信号输出能量大于半导体材料样品的带隙的第一光束。

上述光谱测量系统还可以包括图像采集单元和第一驱动装置，图像采集单元设置于样品台的一侧，第一驱动装置与样品台连接。此时，在一些可选的实施方式中，本实施例中的光谱测量装置还包括：获取模块，用于获取图像采集单元采集的半导体材料样品的部分区域的图像；生成模块，用于根据部分区域的图像和预设图像，生成第二控制信号，以使得驱动装置根据第二控制信号控制样品台水平移动至第一目标位置，其中，预设图像为半导体材料样品的待测表面的完整图像，在样品台移动至第一目标位置的情况下，图像采集单元采集的图像为半导体材料样品中目标区域的图像。

在上述光谱测量系统还可以还包括照明光源组件、相机组件、遮挡组件和第二驱动装置，照明光源组件和相机组件设置于样品台的一侧，遮挡组件设置于激发光源的出光侧，第二驱动装置与遮挡组件连接，第三控制模块与第二驱动装置电连接。此时，在一些可选的实施方式中，上述获取模块包括：第一输出子模块，用于输出第三控制信号至第二驱动装置，以使得第二驱动装置根据第三控制信号驱动遮挡组件遮挡第一光束；第二输出子模块，用于在遮挡组件遮挡第一光束的情况下，输出开启信号至照明光源，以使得照明光源将照明光束照射至半导体材料样品的部分区域，其中，相机组件用于接收被部分区域反射的照明光束，并根据照明光束生成部分区域的图像。

在上述可选的实施方式中，第二生成模块可以包括：第一获取子模块，用于获取预设图像，其中，预设图像中具有与目标区域对应的第一像素区域；确定预设图像中与部分区域的图像对应的第二像素区域；第二生成子模块，用于根据第一像素区域在预设图像中的第一位置以及第二像素区域在预设图像中的第二位置，生成位移信息，其中，位移信息包括样品台在水平方向上的位移参数，水平方向为与样品台的承载面平行的任意方向，位移参数与第一位置和第二位置之间的距离对应；第三生成子模块，用于根据位移信息，生成第二控制信号。

在一些可选的实施方式中，本实施例中的光谱测量装置还包括：第三输出子模块，用于在样品台移动至第一目标位置的情况下，输出第四控制信号和关闭信号，以使得第二驱动装置根据第四控制信号驱动遮挡组件解除对第一光束的遮挡，并使得照明光源组件根据关闭信号停止照射照明光束；第二获取子模块，用于获取与第一光束对应的光斑信息，其中，光斑信息包括第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸；第四生成子模块，用于根据光斑信息和预设光斑尺寸，生成第四控制信号，以使得第一驱动装置根据第四控制信号控制样品台垂直移动至第二目标位置，其中，在样品台移动至第二目标位置的情况下，第一光束照射至目标区域上的光斑尺寸与预设光斑尺寸相同，预设光斑尺寸小于半导体材料样品的尺寸的二分之一。

本申请的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述计算机可读存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器（Read-Only Memory，简称为ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称为RAM）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

在一个示例性实施例中，上述电子设备还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及示例性实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种半导体材料的光谱测量系统，其特征在于，包括：

样品台，用于放置半导体材料样品；

激发光源，设置于所述样品台的一侧，用于向所述样品台提供激发所述半导体材料样品的第一光束，所述第一光束用于聚焦至所述半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，所述第二光束包括所述半导体材料样品在所述第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；

第一光学元件组件，至少包括在所述第一光束的光路上顺序设置的光学整形元件、光学衰减元件和聚焦元件，用于使所述第一光束聚焦至所述测量点的光斑尺寸小于所述半导体材料样品的尺寸的二分之一；

光谱测量单元，设置于所述样品台的一侧，用于接收所述第二光束，并根据所述第二光束生成与所述测量点对应的光致发光光谱。

2.根据权利要求1所述的光谱测量系统，其特征在于，所述激发光源包括：

激光器组件，设置于所述样品台的一侧，所述激光器组件包括多个激光器，用于发射不同波长的激光；

第一控制模块，与所述激光器组件电连接，用于控制所述激光器组件中的一个所述激光器发射激光，以向所述样品台提供所述第一光束。

3.根据权利要求2所述的光谱测量系统，其特征在于，还包括：

腔室，用于设置所述样品台；

控温单元，设置于所述腔室内或所述腔室的一侧，用于控制所述腔室内的温度；

压强控制单元，与所述腔室连通，用于对所述腔室内的压强进行调节。

4.根据权利要求1所述的光谱测量系统，其特征在于，还包括：

第一驱动装置，与所述样品台连接，用于驱动所述样品台水平移动和升降；

第二控制模块，与所述第一驱动装置电连接，用于控制所述第一驱动装置驱动所述样品台的移动和升降。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱测量系统，其特征在于，所述光学整形元件包括第一透镜和第二透镜，其中：

所述第一透镜设置于所述激发光源的出光侧，用于将来自所述激发光源的所述第一光束聚焦至所述第一透镜；

第二透镜设置于所述第一透镜的出光侧，用于将聚焦的所述第一光束平行出射。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱测量系统，其特征在于，所述第一光学元件组件还包括第一半透半返镜和第一反射镜，其中：

第一半透半返镜设置于所述光学衰减元件的出光侧，用于将来自所述激发光源的所述第一光束反射至所述第一反射镜，以及透过被所述第一反射镜反射的第二光束；

第一反射镜设置于所述聚焦元件的入光侧和所述第一半透半返镜的一侧，用于将所述第一半透半返镜反射的第一光束反射至所述聚焦元件，以及将来自所述样品台的第二光束反射至所述第一半透半返镜。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱测量系统，其特征在于，所述光谱测量单元包括：

光谱仪，设置于所述样品台的一侧，用于将所述光致发光形成的出射光生成所述光致发光光谱；

光学滤波组件，设置于所述光谱仪的入光侧，用于透过特定波长的光，其中，所述光致发光形成的出射光具有所述特定波长。

8.根据权利要求7所述的光谱测量系统，其特征在于，所述光谱测量单元还包括：

遮光组件，设置于所述光谱仪的入光侧，所述遮光组件具有与所述光谱仪中的探测器对应的通孔，所述通孔用于通过所述光致发光形成的出射光。

9.根据权利要求7所述的光谱测量系统，其特征在于，还包括：

第二光学元件组件，设置于所述光学滤波组件的出光侧和所述光谱仪的入光侧，用于调整所述第二光束的光路，以使第二光束入射至所述光谱仪中。

10.根据权利要求7所述的光谱测量系统，其特征在于，还包括：

图像采集单元，设置于所述样品台的一侧，用于采集所述样品台上放置的所述半导体材料样品中目标区域的图像，其中，所述目标区域包括所述测量点。

11.根据权利要求10所述的光谱测量系统，其特征在于，所述图像采集单元包括：

照明光源组件，设置于所述样品台的一侧，用于向所述样品台上的所述半导体材料样品提供照明光束；

相机组件，设置于所述样品台的一侧，用于接收被所述目标区域反射的所述照明光束，并根据所述照明光束生成所述目标区域的图像。

12.根据权利要求11所述的光谱测量系统，其特征在于，还包括：

第三光学元件组件，设置于所述第一光学元件组件的一侧和所述相机组件的入光侧，用于调整被所述目标区域反射的所述照明光束的光路，以使照明光束入射至所述相机组件中。

13.根据权利要求12所述的光谱测量系统，其特征在于，所述第三光学元件组件包括第二半透半返镜和第三反射镜，其中：

所述第二半透半返镜设置于所述第一光学元件组件与所述光学滤波组件之间，用于透过来自所述第一光学元件组件的所述第二光束，以及将来自所述第一光学元件组件的照明光束反射至所述第三反射镜；

所述第三反射镜设置于所述第二半透半返镜的一侧和所述相机组件的入光侧，用于将来自所述第三反射镜的照明光束反射至相机组件中。

14.根据权利要求11所述的光谱测量系统，其特征在于，所述照明光源组件包括：

照明光源，用于提供所述照明光束；

第四光学元件组件，设置于所述照明光源的出光侧和所述第一光学元件组件的入光侧，用于调整所述照明光束的光路，以使所述照明光束照射至所述样品台上的所述半导体材料样品。

15.根据权利要求14所述的光谱测量系统，其特征在于，所述第四光学元件组件包括第三透镜、第四透镜和第三半透半返镜，其中：

所述第三透镜设置于所述照明光源的出光侧，用于将来自所述照明光源的所述照明光束聚焦至第四透镜；

所述第四透镜设置于所述第三透镜的出光侧，用于将聚焦的所述照明光束平行出射；

所述第三半透半返镜设置于所述第四透镜的出光侧，用于将来自所述第四透镜的所述照明光束反射至所述聚焦元件，以及透过来自所述第一光学元件组件的第二光束。

16.根据权利要求11所述的光谱测量系统，其特征在于，所述图像采集单元还包括：

遮挡组件，设置于所述激发光源的出光侧；

第二驱动装置，与所述遮挡组件连接，用于驱动所述遮挡组件遮挡所述激发光源发射的所述第一光束；

第三控制模块，与所述第二驱动装置电连接，用于控制所述第二驱动装置驱动所述遮挡组件遮挡所述第一光束。

17.一种半导体材料的光谱测量方法，其特征在于，应用于权利要求1至16中任一项所述的半导体材料的光谱测量系统中，所述光谱测量方法包括：

在所述光谱测量系统中的样品台上放置有半导体材料样品的情况下，控制所述光谱测量系统中的激发光源提供激发所述半导体材料样品的第一光束，以使得所述第一光束聚焦至所述半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，所述第二光束包括所述半导体材料样品在所述第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；

接收所述光谱测量系统中的光谱测量单元生成的光致发光光谱，其中，所述光谱测量单元用于接收所述第二光束，并根据所述第二光束生成与所述测量点对应的所述光致发光光谱。

18.根据权利要求17所述的光谱测量方法，其特征在于，所述激发光源包括激光器组件，所述激光器组件包括多个激光器，用于发射不同波长的激光，所述控制所述光谱测量系统中的激发光源提供激发所述半导体材料样品的第一光束，包括：

接收与所述半导体材料样品对应的检测信号；

解析所述检测信号，得到与所述半导体材料样品对应的检测信息，所述检测信息包括所述半导体材料样品的带隙；

根据所述检测信息，生成第一控制信号，以使得所述激光器组件根据所述第一控制信号输出能量大于所述半导体材料样品的带隙的所述第一光束。

19.根据权利要求17所述的光谱测量方法，其特征在于，所述光谱测量系统还包括图像采集单元和第一驱动装置，图像采集单元设置于所述样品台的一侧，所述第一驱动装置与所述样品台连接，所述光谱测量方法还包括：

获取所述图像采集单元采集的所述半导体材料样品的部分区域的图像；

根据所述部分区域的图像和预设图像，生成第二控制信号，以使得所述第一驱动装置根据所述第二控制信号控制所述样品台水平移动至第一目标位置，其中，所述预设图像为所述半导体材料样品的待测表面的完整图像，在所述样品台移动至所述第一目标位置的情况下，所述图像采集单元采集的图像为所述半导体材料样品中目标区域的图像。

20.根据权利要求19所述的光谱测量方法，其特征在于，所述光谱测量系统还包括照明光源组件、相机组件、遮挡组件和第二驱动装置，所述照明光源组件和所述相机组件设置于所述样品台的一侧，所述遮挡组件设置于所述激发光源的出光侧，所述第二驱动装置与所述遮挡组件连接，所述获取所述图像采集单元采集的所述半导体材料样品的部分区域的图像，包括：

输出第三控制信号至所述第二驱动装置，以使得所述第二驱动装置驱动所述遮挡组件遮挡所述第一光束；

在所述遮挡组件遮挡所述第一光束的情况下，输出开启信号至所述照明光源，以使得所述照明光源将照明光束照射至所述半导体材料样品的部分区域，其中，所述相机组件用于接收被所述部分区域反射的所述照明光束，并根据所述照明光束生成所述部分区域的图像。

21.根据权利要求19所述的光谱测量方法，其特征在于，所述根据所述部分区域的图像和预设图像，生成第二控制信号，包括：

获取所述预设图像，其中，所述预设图像中具有与所述目标区域对应的第一像素区域；

确定所述预设图像中与所述部分区域的图像对应的第二像素区域；

根据所述第一像素区域在所述预设图像中的第一位置以及所述第二像素区域在所述预设图像中的第二位置，生成位移信息，其中，所述位移信息包括所述样品台在水平方向上的位移参数，所述水平方向为与所述样品台的承载面平行的任意方向，所述位移参数与所述第一位置和第二位置之间的距离对应；

根据所述位移信息，生成所述第二控制信号。

22.根据权利要求20所述的光谱测量方法，其特征在于，还包括：

在所述样品台移动至所述第一目标位置的情况下，输出第四控制信号和关闭信号，以使得所述第二驱动装置根据所述第四控制信号驱动所述遮挡组件解除对所述第一光束的遮挡，并使得所述照明光源根据所述关闭信号停止照射所述照明光束；

获取与第一光束对应的光斑信息，其中，所述光斑信息包括所述第一光束照射至所述目标区域上的光斑尺寸；

根据所述光斑信息和预设光斑尺寸，生成第四控制信号，以使得所述第一驱动装置根据所述第四控制信号控制所述样品台垂直移动至第二目标位置，其中，在所述样品台移动至所述第二目标位置的情况下，所述第一光束照射至所述目标区域上的光斑尺寸与所述预设光斑尺寸相同，所述预设光斑尺寸小于所述半导体材料样品的尺寸的二分之一。

23.一种半导体材料的光谱测量装置，其特征在于，应用于权利要求1至16中任一项所述的半导体材料的光谱测量系统中，所述光谱测量装置包括：

控制模块，用于在所述光谱测量系统中的样品台上放置有半导体材料样品的情况下，控制所述光谱测量系统中的激发光源提供激发所述半导体材料样品的第一光束，以使得所述第一光束聚焦至所述半导体材料样品上的测量点以形成第二光束，所述第二光束包括所述半导体材料样品在所述第一光束照射下通过光致发光形成的出射光；

接收模块，用于接收所述光谱测量系统中的光谱测量单元生成的光致发光光谱，其中，所述光谱测量单元用于接收所述第二光束，并根据所述第二光束生成与所述测量点对应的所述光致发光光谱。

24.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现所述权利要求17至22任一项中所述的方法的步骤。

25.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述权利要求17至22任一项中所述的方法的步骤。