一种多模态电学响应性能测试装置及系统

本技术属于半导体电性能测试的，尤其是在电子传感器件测试，涉及一种多模态电学响应性能测试装置及系统，具体涉及用于电学、力电、热电、光电等响应功能测试的多功能探针台系统。

背景技术：

1、探针台是半导体测试技术领域常用的仪器设备，常规的探针台结合高精度电学测试源表，被用于测试电子器件在常温下的电学性能。随着探针台技术的发展，逐渐发展出了半自动探针台、自动探针台、高/低温探针台、射频探针台、真空探针台等具有特定功能，满足特殊测试需求的探针台。

2、随着柔性电子、自供电传感、人工智能和物联网技术的飞速发展，各类新型功能材料与器件层出不穷。这些材料器件的性能往往对外界多种环境刺激（如应力、温度、光照等）具有耦合响应特性。伴随智能感知电子器件和可穿戴电子器件的发展，器件柔性化与功能集成化等要求不断增加，对器件性能测试技术提出了更高要求。例如，应用于“电子皮肤”的感知器件通常应同时具备力和温度的响应行为，应用场景常常包含拉伸、压缩、弯曲、旋转、扭转等多种形变状态或运动状态，器件电学性能测试包括多种作用力下器件的电学响应性质与器件在不同温度下的响应性能。在模拟生物体感官功能的电子器件中，传统器件通常仅对一种感官功能进行模拟，而多模态感知器件通过融合多种物理机制，同步实现多种感官的感知功能模拟，能够更加自然和全貌地实现类似于人类的感官功能，实现复杂信号的识别与处理。

3、因此，针对上述问题，传统的测试系统通常功能单一，主要对单一激励进行响应，这种“孤岛式”的测试方法存在效率低下、数据关联性差、难以模拟真实工况等问题。并且传统感知器件大多采用多种感知功能器件分别进行信息采集，再由另一个设备进行计算，存在信息传输延迟大、功耗高、器件集成复杂等问题。近年来的发展趋势是发展感存算一体化的多模态感知器件，对测试系统也提出了更高的要求。针对多模态感知器件，需要开发一种能够满足电学、力电、热电、光电等多模态响应器件一体测试系统和方法。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型提供了一种多模态电学响应性能测试装置，用于电学、力电、热电和光电的多模态响应性能测试功能的探针台，从而解决单一功能探针台难以实现多种刺激响应功能测试的需求。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

3、一种多模态电学响应性能测试装置，所述性能测试装置至少包括安装平台、双样品台组件、测力计组件、显微镜组件和光学暗箱；

4、所述双样品台组件、测力计组件和显微镜组件均设置在安装平台上，所述安装平台、双样品台组件、测力计组件和显微镜组件整体容纳在光学暗箱内；

5、其中，所述安装平台包括第一安装面、第二安装面和第三安装面，所述第一安装面、第二安装面和第三安装面从安装平台 底面依次向上设置，所述双样品台组件安装在第一安装面上，所述测力计组件和显微镜组件安装在第三安装面上，所述第二安装面高度可调节地设置在第一安装面和第三安装面之间。

6、在一个可替换地实施例中，所述安装平台还包括驻停控制杆、高度调节旋钮和驻停档位；所述高度调节旋钮设置在第一安装面上，所述驻停档位设置在安装平台的第一安装面的侧面，所述驻停控制杆固定在驻停档位上，且驻停控制杆通过驻停档位调节第二安装面的高度。

7、在一个可替换地实施例中，所述双样品台组件包括双样品台伺服电机、第一移动轨道、第一样品台组件和第二样品台组件；

8、所述双样品台伺服电机和第一移动轨道固定在安装平台的第一安装面上，所述第一样品台组件和第二样品台组件可移动地安装在第一移动轨道上，且所述第一样品台组件和第二样品台组件位于安装平台的第二安装面的下方，所述双样品台伺服电机与第一样品台组件和第二样品台组件固定并驱动第一样品台组件和第二样品台组件在第一移动轨道上同时或单独进行单向或双向或往复运动。

9、在一个可替换地实施例中，所述第一样品台组件包括由下至上依次连接的第一连接块、第一二维位移台、第一转接板、第一加热台和第一载物台，第二样品台组件包括由下至上依次连接的第二连接块、第二二维位移台、第二转接板、第二加热台、和第二载物台；

10、其中，所述第一连接块和第二连接块可移动地安装在第一移动轨道上，所述第一二维位移台和第二二维位移台分别操作第一载物台和第二载物台在水平平面内微调。

11、在一个可替换地实施例中，所述第一载物台和第二载物台上分布有真空吸附孔。

12、在一个可替换地实施例中，所述第一载物台和第二载物台均设置有bnc电缆接口。

13、在一个可替换地实施例中，所述第一加热台和第二加热台均设置有升温控温单元，所述升温控温单元至少包括加热器和温度传感器。

14、在一个可替换地实施例中，所述第一加热台和第二加热台的温度传感器为pt100、pt1000或热电偶型。

15、在一个可替换地实施例中，所述第一样品台组件还包括第一固定块，所述第二样品台组件还包括第二固定块，所述第一固定块和第二固定块分别可拆卸地固定在第一载物台和第二载物台上。

16、在一个可替换地实施例中，所述测力计组件包括支撑架、y轴滑轨和伺服电机单元、z轴滑轨和伺服电机单元、面内旋转伺服电机、面外旋转伺服电机、测力计和第二移动轨道；

17、所述y轴滑轨和伺服电机单元、z轴滑轨和伺服电机单元、面内旋转伺服电机、面外旋转伺服电机和测力计均集成安装在支撑架上，所述支撑架可移动地固定在第二移动轨道上，所述第二移动轨道固定在安装平台的第三安装面上；

18、所述测力计通过y轴滑轨和伺服电机单元、z轴滑轨和伺服电机单元、面内旋转伺服电机和面外旋转伺服电机的联动控制进行移动和/或旋转。

19、在一个可替换地实施例中，所述显微镜组件包括升降气缸、二维位移台、显微镜、相机、z轴位移控制器和旋转轴，所述显微镜和相机通过旋转轴固定在升降气缸上，所述二维位移台固定设置在升降气缸的下端，控制升降气缸的移动。

20、在一个可替换地实施例中，所述旋转轴可旋转45°。

21、在一个可替换地实施例中，所述显微镜组件可移动地固定在第二移动轨道上；其中，所述测力计组件和显微镜组件固定安装在转接板上，所述转接板可移动地固定在第二移动轨道上。

22、在一个可替换地实施例中，所述性能测试装置还包括探针组件，所述探针组件至少包括探针座、探针臂和探针，所述探针组件设置在安装平台的第二安装面上。

23、在一个可替换地实施例中，所述性能测试装置至少还包括电学性能测试设备、减震平台、真空泵、空气压缩机和机柜。

24、本实用新型还提供一种多模态电学响应性能测试系统，采用上述多模态电学响应性能测试装置，至少包括电学输运性能测试模块、压力响应性能测试模块、柔性器件电学性能测试模块、热电转换性能测试模块和光电响应性能测试模块中的一个或多个单元。

25、本实用新型的有益效果：

26、本实用新型的多模态电学响应性能测试装置及系统，能够根据测试需要，满足包括电学性能测试、力电响应性能测试、热电响应性能测试、光电响应性能测试在内的一种测试或多种同时测试。能够用于电学、力电、热电和光电的多模态响应性能测试功能的探针台，从而解决单一功能探针台难以实现多种刺激响应功能测试的需求。