DPM100双棱镜超宽连续光谱单色仪--赋能多光谱联用，突破材料光学表征瓶颈

光学表征技术在材料科学中面临光谱断层、杂散光干扰及效率瓶颈等挑战。DPM100单色仪通过熔融石英双棱镜无镜设计，实现了0.4–7.3 eV宽光谱连续输出，并以>10⁸杂散光抑制能力突破传统光栅单色仪的局限（需多组件切换且依赖真空环境）。其导向光学滑轨动态补偿焦距色散，确保深紫外区透射率>19%，全谱扫描效率提升4倍。本文以光电子发射谱（PES）、表面光电压谱（SPV）、光电流谱（PCS）和光学透射谱（OTS）为案例，验证DPM100在空气环境功函数测量、超宽禁带半导体缺陷检测及光电器件分析中的突出性应用，为工业和科研提供高效、高精度解决方案。

联用光电子发射光谱（PES）

——宽光谱空气环境测量突破 

DPM100通过宽光谱连续输出（0.4–7.3 eV）实现空气环境中金属功函数的高精度测量。传统光栅单色仪需在3.5 eV和5 eV等关键区间切换光栅，导致数据断层及真空环境依赖。而DPM100凭借熔融石英棱镜的宽透射特性和>10⁸杂散光抑制能力，在空气环境下直接捕获光电子发射阈值（图1）：铝（3.16 eV）、锌（3.50 eV）、HOPG（4.71 eV）的功函数测量误差<0.05 eV，且无真空腔干扰。其单次扫描特性（全谱≤30分钟）将测量效率提升4倍，为表面科学提供免真空快速分析方案。

图1: 空气中Al,Zn 和高度有序热解石墨的光电子发射光谱

DPM100联用表面光电压谱（SPV）

——超宽禁带半导体缺陷检测 

在β-Ga₂O₃和AlN的缺陷态研究中（图2），DPM100的深紫外连续输出（7.3 eV）和低本底噪声（杂散光电流100 fA）实现6 eV以上缺陷态的完整捕获。传统设备因紫外光栅切换盲区（>6 eV需单独光栅）和杂散光干扰，无法检测距带边<0.2 eV的深能级缺陷（如AlN中B7态：6.03 eV）。DPM100通过双棱镜全内反射光路避免涂层吸收损失，在β-Ga₂O₃中检出2.95 eV（A1）低能缺陷，在AlN中连续识别7个缺陷态（B1-B7），分辨率达20 meV@6 eV，为超宽禁带半导体缺陷工程提供全谱诊断工具。

图2: Ga₂O₃层和MOCVD沉积的AlN层的接触电势差光谱

DPM100联用光电流谱（PCS）

——光电器件全谱表征 

针对SiC、GaP光电二极管（图3），DPM100的连续光谱覆盖能力暴露传统设备易遗漏的异常响应：GaP二极管在1.15 eV（远低于2.26 eV带隙）出现明显亚带隙光电流，揭示深能级缺陷问题；同时清晰区分SiC-V20与SiC-V80在4 eV和6 eV的光电流差异（20% vs 400%），反映器件内部复合机制差异。DPM100的高光通量设计（透射率峰值21.8%）和快速扫描（全谱15分钟）使单次测量即可完成器件全波段响应分析，较传统分光系统效率提升80%，为光电器件质检提供工业级方案。

图3:SiC-V20, SiC-V80和GaP光电二极管的光电流光谱

DPM100联用光学透射谱（OTS）

——金刚石深紫外激子跃迁 

在金刚石带边跃迁研究中（图4），DPM100的熔融石英无镜设计克服传统反射镜在深紫外的吸收瓶颈（>30%损失），使5.47 eV带隙附近的透射率>19%。通过0.1 mm薄样品（图4红）在空气中捕获6个激子跃迁峰（5.275–5.543 eV），包括Eg-Ex-hvTO等弱跃迁。其导向光学滑轨动态补偿焦距色散的特性，确保全谱焦距精度（±5 μm），解决透镜因色散导致的离焦问题，为超硬材料光学研究提供无损分析手段。

图4: 金刚石单晶(蓝线)和多晶金刚石(红线)的透射光谱

应用前景

DPM100通过熔融石英双棱镜设计攻克光谱断层、深紫外吸收及弱信号干扰三大瓶颈，在PES（空气环境功函数测量）、SPV（6 eV缺陷态捕获）、PCS（亚带隙响应分析）、OTS（金刚石激子解析）中验证其0.4–7.3 eV连续覆盖、>10⁸杂散光抑制与高效扫描（全谱≤30分钟）优势。该技术为超宽禁带半导体缺陷工程与光电器件质检提供标准化解决方案，未来可拓展至工业在线检测系统。