基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110879229A(43)申请公布日2020.03.13(21)申请号201910981294.3(22)申请日2019.10.16(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市朝阳区卫星路7089号(72)发明人王春阳崔亚娜刘雪莲田爱玲王红军(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人黄秦芳(51)Int.Cl.G01N21/91(2006.01)G01N21/64(2006.01)G01B11/24(2006.01)G01B11/22(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法(57)摘要本发明涉及基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法。该方法包括：寻找具有强三维量子限域效应的量子点标记物；对量子点标记物的表面活性、荧光光谱稳定性以及荧光效率等特性表征，分析该量子点标记物的加工工艺适应性和污染残留可去除性；将量子点标记物添加到光学元件产生亚表面缺陷的加工工艺中，使用特定波长的激光激发元件表面及亚表面各类缺陷中的量子标记物，使其产生荧光反应；通过检测亚表面缺陷与表面重沉积层的荧光光谱，实现亚表面缺陷的高效标记；在亚表面缺陷信号和表面重沉积层荧光信号分离的基础上，利用三维立体视觉技术实现表面缺陷深度信息的获取。本发明实现高效、低成本的亚表面缺陷深度信息检测。CN110879229ACN110879229A权利要求书1/2页1.基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法，其特征在于：所述的方法步骤为：步骤1)：基于不同量子点受激光激发后产生荧光强度、标记时间现象的差异，寻找具有强三维量子限制效应的量子点标记物，用于亚表面缺陷的标记和深度检测；步骤2)：对量子点标记物的表面活性、荧光光谱稳定性以及荧光效率特性表征，分析该量子点标记物的加工工艺适应性和污染残留可去除性；步骤3)：利用特定波长的激光激发表面及亚表面缺陷中的量子点标记物，使其产生荧光反应；由于量子点标记物具有强三维量子限制效应，可产生与局域空间有强关联性的荧光漂移，从而建立量子点的荧光漂移与亚表面缺陷的对应关系；步骤4)：检测亚表面缺陷与表面重沉积层的荧光光谱，结合量子点的荧光漂移与亚表面缺陷的对应关系，实现亚表面缺陷与表面重沉积层荧光的高效标记；步骤5)：采用立体视觉原理，对具有量子点标记物的光学元件亚表面缺陷进行三维显微荧光成像，根据亚表面缺陷中量子点成像位置的偏移量，计算出亚表面缺陷的深度信息。2.根据权利要求1所述的基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法，其特征在于：步骤1)的具体方法为：通过在各产生亚表面缺陷的加工工艺过程中，添加不同的量子点标记物，基于不同量子点受激光激发后产生荧光强度、标记时间现象的差异，寻找具有强三维量子限制效应的量子点标记物，用于亚表面缺陷的标记和深度检测，如果未找到则返回继续添加量子点，直到找到为止；判断是否具有强三维量子限制效应的方法为：采用改进的有效质量近似法(EMA)计算量子点标记物的量子限制效应，通过对布里渊区内函数的积分计算低维系统的能级，根据量子点的能级判断该标记物是否具有强三维量子限制效应。3.根据权利要求1或2所述的基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法，其特征在于：步骤3)的具体方法为：采用静电结合的方法，建立纳米粒子与量子点的能量转移体系，利用近场光学显微镜分析亚表面缺陷和表面重沉积层的荧光特性，利用特定波长的激光激发表面及亚表面缺陷中的量子点标记物，使其产生荧光反应，由于标记物具有强三维量子限制效应，可产生与局域空间有强关联性的荧光漂移，从而建立量子点的荧光漂移与亚表面缺陷的对应关系。4.根据权利要求3所述的基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法，其特征在于：步骤4)的具体方法为：首先对不含量子点的光学元件进行荧光显微观测，设定合适的发光阈值，将低于阈值的荧光点等效为黑色背景，高于阈值的发光点视为由量子点激发所致，通过检测亚表面缺陷与表面重沉积层的荧光光谱，结合量子点的荧光漂移与亚表面缺陷的对应关系，实现亚表面缺陷与表面重沉积层荧光信号的高效标记。5.根据权利要求4所述的基于量子点的光学元件亚表面缺陷深度检测方法，其特征在于：步骤5)的具体方法为：在亚表面缺陷信号和表面重沉积层荧光信号分离的基础上，利用三维立体视觉技术实现表面缺陷深度信息的获取；具体过程为：激光器发出光束垂直入射到样品表面，如果该处存在亚表面缺陷，则量子点标记物将附着在亚表面缺陷中，在激发2CN110879229A权利要求书2/2页光的作用下，亚表面缺陷内的量子点将产生荧光效应，并经过成像系统成像在光敏单元上，其端点坐标分别为A′和B′，由几何关系可得到亚表