托托科技 多模态光电显微镜

托托科技多模态光电显微镜引领材料多维度研究

当您需要同时探究材料的光电响应、化学结构和发光特性时，是否不得不往返于不同的仪器之间？这种传统的分散式表征模式，不仅效率低下、易损伤样品，更让来自不同设备的数据难以直接比对与深度融合，阻碍了对复杂机制的完整揭示。

托托科技的多模态光电显微镜正是为应对这一挑战而设计的一站式综合分析平台。设备融合光电流成像、光谱分析（荧光/拉曼），以及原位变环境与激发条件可调等多物性调控功能，真正实现多种信号的原位关联检测，为科研与产业用户提供“一站式”的综合分析解决方案。

1. 低温荧光扫描：看清材料发光的“空间细节”

在低温条件下，材料中的热扰动被显著抑制，荧光信号更加稳定、谱线更加清晰。基于这一特点，托托科技的多模态光电显微镜可做到低温荧光扫描测试，对材料的发光强度在空间上的分布进行精细表征。

如下图所示，荧光强度在样品内部呈现出明显的空间差异。其中，样品边缘区域表现出显著增强的发光信号，放大后的局部区域可以看到荧光主要集中二维材料单层位置，而非均匀分布。这种不均匀性通常与材料的局域缺陷、应变分布或能级结构变化有关。

同时采集的荧光光谱显示，在低温条件下发射峰清晰可辨，信噪比较高，有利于区分不同发光通道。结合空间扫描与光谱信息，可以直观地将“哪里在发光”和“发什么光”对应起来，为后续材料机理分析和器件性能评估提供依据。

图1 (a)WS2显微镜照片，红色框标出了大步长荧光扫描的扫描区域，绿色框标出了小步长荧光扫描的扫描区域；(b)光谱曲线；(c)500nm大步长荧光光谱扫描测试；(d)局部200nm小步长扫描测试。以上结果均在17K低温下测试得到。

低温荧光扫描不仅是一种成像手段，更是一种将空间结构与光学行为直接关联起来的表征方法，在新型半导体、低维材料和发光器件研究中具有重要价值。

2. 拉曼特性的扫描表征与研究

拉曼光谱扫描是一种将显微拉曼光谱与二维空间扫描相结合的表征技术，可在微米尺度下对材料的结构、成分及其空间分布进行无损测量。测试过程中，激光在样品表面按照设定区域逐点扫描，同步采集每个位置的拉曼光谱，并将选定特征峰值映射为二维分布图像。

如图所示，首先通过光学显微成像确定目标区域（图a，红色框），随后对该区域进行高精度拉曼扫描。整个测试过程中，光路对准与扫描位置高度一致，确保拉曼信号与实际样品位置一一对应，从而实现稳定、可重复的空间映射。

图2 (a) 为样品的光学显微图，红色框标出了拉曼扫描的扫描区域；(b) 为对应区域的拉曼强度分布图

拉曼光谱扫描方法具有非接触、无损、高空间分辨率等特点，能够在保持样品完整性的前提下获取丰富的结构与成分信息。通过灵活选择拉曼特征峰、峰位或强度参数，可适配不同材料体系和测试需求，广泛应用于二维材料、半导体、晶体及微纳结构的表征与质量评估。

3. 荧光寿命光谱及扫描测试

设备具备时间分辨荧光能力，可进行荧光寿命光谱分析及寿命扫描，是研究钙钛矿材料缺陷态、量子点闪烁行为、二维材料的激子复合动力学、范德华异质结中的层间能量转移、有机半导体中的三态激子扩散，以及生物标记物荧光共振能量转移（FRET）过程等前沿动力学问题的强大工具。

图3 荧光寿命测试结果图示

4. 多环境与多种激发条件表征

为了更真实地反映材料与器件在实际工作状态下的行为，托托科技引入了原位变环境与激发条件可调的综合表征手段。在测试过程中，可在同一实验平台上对激发功率、电学偏置、温度等条件进行连续调控，并同步采集光学与电学响应信号。

如下图所示，通过调节入射激光功率，实现了光激发条件下器件光电流的原位响应测试，能够直观反映器件在不同激发强度下的动态稳定性与重复性。图(b)展示了在固定光照条件下，通过改变电学偏置参数获得的电流–电压特性，体现了电学激发条件对器件输出行为的调制能力。

图4 (a)变功率原位光电流响应测试；(b)变偏压转移曲线测试；(c)程控1/4波片变角度光电流扫描测试

这种原位变环境表征方法能够在不更换样品、不破坏测试状态的前提下，实现多参数协同调控与测量，有助于从“静态表征”迈向“工作态表征”。这一能力对于光电器件、微纳结构及新型材料性能评估具有重要意义。

5. 飞秒激光微加工方案

托托科技的多模态光电显微镜，集成飞秒激光微加工模块，提供运动台式加工与高速Galvo扫描振镜加工两种方案，可根据应用需求灵活切换。

运动台式方案侧重大范围、高精度定位，适合电极制备、器件隔离及高一致性微结构加工；

高速Galvo扫描振镜方案具备高速扫描与快速图案化能力，适用于复杂图形刻写和高效率微纳加工任务。

图5 激光加工样品结果展示

该模块的功能实现了加工与表征的一体化：在完成飞秒激光微加工后，无需移动样品，即可直接对加工区域开展光学、电学及光谱等多模态原位表征。这一设计有效避免了二次定位误差，显著提升了加工–表征流程的效率与一致性，为器件制备、性能评估及工艺优化提供了可靠的技术支撑。

托托科技 多模态光电显微镜

·多波长激发光源选择，支持定制激光器波长

可见光：405/473/520/532/671nm；

近红外：808/1064/1342/1550nm；

中红外：2-10μm等超宽范围。

·支持荧光、拉曼、光电流等多种测量模式

·支持样品移动式扫描及振镜扫描等多种测试方案

·高效工作流程：通过自动化调节流程，为研究工作节省更多时间

通过以上功能的有机整合，托托科技多模态光电显微镜不仅实现了“看到”电荷分布、“分析”化学结构与“探测”发光特性的同步进行，更构成了一个支持多种信号原位同步采集与空间精确关联的强大研究平台，显著提升材料跨尺度、多物理量研究的效率与可靠性。

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