一種測量led內(nèi)量子效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用變激光激發(fā)密度熒光光譜測試LED內(nèi)量子效率的方法，制作測試樣品，所述測試樣品具有量子阱結(jié)構(gòu)，從下至少依次包括襯底、低溫成核層、低溫緩沖層、n型層、有源區(qū)和p型層；將LED樣品裝入光譜儀的樣品室內(nèi)，在激光器到樣品的光路上放置圓衰減片，通過調(diào)節(jié)衰減片位置，實(shí)現(xiàn)激光功率的連續(xù)可調(diào)；然后放置一分光光路，其分光比例一定，通過分支光路的實(shí)時測量來獲取測試光路的激光功率，并測量測試光路的光斑大小來獲得激光激發(fā)密度；通過改變激光圓衰減片位置，測量不同的激光功率并計(jì)算相應(yīng)的激光激發(fā)密度，然后通過探測器獲得相應(yīng)的熒光光譜；計(jì)算并列表激光激發(fā)密度和對應(yīng)的熒光光譜積分強(qiáng)度；根據(jù)速率方程和內(nèi)量子效率定義，擬合得出內(nèi)量子效率。
【專利說明】一種測量LED內(nèi)量子效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體LED測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種測量LED內(nèi)量子效率的方法，可適用于藍(lán)光、綠光、紫光和紫外光等所有LED的內(nèi)量子效率的測量。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，LED的外量子效率可以通過電學(xué)測量直接得出。而要測量LED的內(nèi)量子效率，目前并沒有合適的直接測量方法。目前通用的內(nèi)量子效率測試方法采用低溫?zé)晒夤庾V和室溫?zé)晒夤庾V的強(qiáng)度比值來表征LED的內(nèi)量子效率，這種方法存在假定低溫下內(nèi)量子效率為100%，吸收系數(shù)和折射率隨溫度變化不變的，并且這種最重要的問題在于需要低溫環(huán)境，給日常檢測帶來了很大的不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的LED內(nèi)量子效率的測量方法對環(huán)境要求高、操作不便和測試精確不高的缺點(diǎn)。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種利用變激光激發(fā)密度熒光光譜測試LED內(nèi)量子效率的方法，包括如下步驟:
[0007]步驟S1:制作測試樣品，所述測試樣品具有量子阱結(jié)構(gòu)，從下至少依次包括襯底、低溫成核層、低溫緩沖層、η型層、有源區(qū)和ρ型層；
[0008]步驟S2:將LED樣品裝入光譜儀的樣品室內(nèi)，在激光器到樣品的光路上放置圓衰減片，通過調(diào)節(jié)衰減片位置，實(shí)現(xiàn)激光功率的連續(xù)可調(diào)；然后放置一分光光路，其分光比例一定，通過分支光路的實(shí)時測量來獲取測試光路的激光功率，并測量測試光路的光斑大小，來獲得激光激發(fā)密度；
[0009]步驟S3:通過改變激光圓衰減片位置，測量不同的激光功率并計(jì)算相應(yīng)的激光激發(fā)密度，然后通過探測器獲得相應(yīng)的熒光光譜；
[0010]步驟S4:計(jì)算并列表激光激發(fā)密度和對應(yīng)的熒光光譜積分強(qiáng)度；
[0011]步驟S5:根據(jù)速率方程和內(nèi)量子效率定義，擬合得出內(nèi)量子效率。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述測試樣品為紫外、藍(lán)光和綠光等GaN基LED外延片或紫外、藍(lán)光和綠光GaN基多量子阱外延片。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述熒光光譜儀為穩(wěn)態(tài)激光激發(fā)光致發(fā)光光譜儀，其激發(fā)光源的最大激發(fā)密度達(dá)到50MW/cm2，其波長為相應(yīng)的共振激發(fā)波長。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】,所述分光光路比例為10%:90%。
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[0015]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，在步驟S5中，根據(jù)公式// , =^7計(jì)
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算所述內(nèi)量子效率，其中，nIQE為內(nèi)量子效率，n。為光致發(fā)光譜(PL)收集系數(shù)，iPL為光致發(fā)光譜的積分強(qiáng)度，Im= η JN2，其中，B為輻射復(fù)合系數(shù)，N為載流子濃度，
【權(quán)利要求】
1.一種利用變激光激發(fā)密度熒光光譜測試LED內(nèi)量子效率的方法，包括如下步驟:步驟S1:制作測試樣品，所述測試樣品具有量子阱結(jié)構(gòu)，從下至少依次包括襯底、低溫成核層、低溫緩沖層、η型層、有源區(qū)和ρ型層；步驟S2:將LED樣品裝入光譜儀的樣品室內(nèi)，在激光器到樣品的光路上放置圓衰減片，通過調(diào)節(jié)衰減片位置，實(shí)現(xiàn)激光功率的連續(xù)可調(diào)；然后放置一分光光路，其分光比例一定，通過分支光路的實(shí)時測量來獲取測試光路的激光功率，并測量測試光路的光斑大小來獲得激光激發(fā)密度；步驟S3:通過改變激光圓衰減片位置，測量不同的激光功率并計(jì)算相應(yīng)的激光激發(fā)密度，然后通過探測器獲得相應(yīng)的熒光光譜；步驟S4:計(jì)算并列表激光激發(fā)密度和對應(yīng)的熒光光譜積分強(qiáng)度；步驟S5:根據(jù)速率方程和內(nèi)量子效率定義，擬合得出內(nèi)量子效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用變激光激發(fā)密度熒光光譜測試LED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述測試樣品為紫外、藍(lán)光和綠光等GaN基LED外延片或紫外、藍(lán)光和綠光GaN基多量子阱外延片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利 用變激光激發(fā)密度熒光光譜測試LED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于所述熒光光譜儀為穩(wěn)態(tài)激光激發(fā)光致發(fā)光光譜儀，其激發(fā)光源的最大激發(fā)密度達(dá)到50MW/cm2，其波長為相應(yīng)的共振激發(fā)波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用變激光激發(fā)密度熒光光譜測試LED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述分光光路比例為10%:90%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用變激光激發(fā)密度熒光光譜測試LED內(nèi)量子IPL效率的方法，其特征在于，在步驟S5中，根據(jù)公式f]1QE = -^77計(jì)算所述內(nèi)量子效率，其中，nIQE為內(nèi)量子效率，n。為光致發(fā)光譜(PL)收集系數(shù)，為光致發(fā)光譜的積分強(qiáng)度，= lbn2，其中，B為輻射復(fù)合系數(shù)，N為載流子濃度，r U -尺)D - exp(-G?0] U - R)ccu、, ^(j =-:-:-:-K--:-:- Plaser為激光功率，R為菲涅爾反^sporhv-dΑψ()Ι.hv ’射系數(shù)，α為吸收系數(shù)，Α_為激光光斑面積，d為有源區(qū)厚度，hv為激發(fā)光光子能量。
【文檔編號】G01M11/02GK103645033SQ201310616446
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】魏學(xué)成, 趙麗霞, 張連, 于治國, 王軍喜, 曾一平, 李晉閩 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所