一種利用電致發(fā)光譜測量氮化物led內(nèi)量子效率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，包括如下步驟：制作多個(gè)氮化物L(fēng)ED測試樣品，使之自下至上依次為襯底、n型層、有源區(qū)、p型層和ITO層；從各測試樣品表面到n型層刻蝕出一個(gè)臺面，在該臺面上蒸鍍上n電極，在ITO層表面蒸鍍p電極，在除電極外四周其它區(qū)域蒸鍍一層光吸收抑制層，在各測試樣品表面中心位置光刻出一定孔徑的出光孔；計(jì)算測試樣品的光提取效率；利用積分球測量各測試樣品，獲得在不同電流密度下的不同孔徑內(nèi)的光功率；通過光功率計(jì)算測試樣品的外量子效率，并通過所得到的光提取效率計(jì)算內(nèi)量子效率。本發(fā)明能夠消除光致發(fā)光譜測量內(nèi)量子效率帶來的負(fù)面影響。
【專利說明】一種利用電致發(fā)光譜測量氮化物L(fēng)ED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】，具體涉及一種利用電致發(fā)光譜測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法。本發(fā)明可適用于藍(lán)光、綠光、紫光和紫外光等所有氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的測量。
【背景技術(shù)】
[0002]如何準(zhǔn)確的測量氮化物L(fēng)ED的內(nèi)量子效率一直是目前LED發(fā)展的一個(gè)重要課題。很多因素影響了載流子如何電注入到有源區(qū)，如何通過輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合釋放出能量，以及光子如何出射到外界和內(nèi)部多次反射消散所占的比例。目前國內(nèi)外還沒有一種方法可以準(zhǔn)確的測出LED的內(nèi)量子效率。當(dāng)前國內(nèi)外通用的方法是采用變溫光致發(fā)光譜測量內(nèi)量子效率:假定低溫下光子相關(guān)的非輻射復(fù)合被抑制，光子完全以輻射復(fù)合的形式釋放。這就需要假定吸收系數(shù)，注入效率和提取效率不隨溫度變化而改變。而且最關(guān)鍵的是要忽略光致發(fā)光和電致發(fā)光本質(zhì)的區(qū)別:載流子注入到有源區(qū)的機(jī)制，電注入引起的偏壓現(xiàn)象，發(fā)光波長和半高寬的區(qū)別，以及極性材料中量子斯塔克效應(yīng)引起的波函數(shù)的重疊。因此，通過一種好的方法來去測量氮化物L(fēng)ED的內(nèi)量子效率，消除上述影響，使其接近真實(shí)值具有重要意義。

【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)問題是通過電注入的方法測量內(nèi)量子效率。現(xiàn)有的氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的測量方法主要通過變溫光致發(fā)光譜測量內(nèi)量子效率，其注入載流子為光子，通過激光注入實(shí)現(xiàn)。這種方法忽略了電注入效率和光注入效率的區(qū)別，可能帶來一定的誤差。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，包括如下步驟:S1、制作多個(gè)氮化物L(fēng)ED測試樣品，每個(gè)測試樣品自下至上依次為襯底、η型層、有源區(qū)、P型層和ITO層；從r所述LED測試樣品表面到η型層刻蝕出一個(gè)臺面，在該臺面上蒸鍍上η電極，在ITO層表面蒸鍍P電極，在除電極外四周其它區(qū)域蒸鍍一層光吸收抑制層；S2、在各所述LED測試樣品表面中心位置光刻出一定孔徑的出光孔，各所述測試樣品的出光孔孔徑不同；S3、計(jì)算所述各氮化物L(fēng)ED測試樣品的光提取效率；S4、利用積分球測量所述氮化物L(fēng)ED測試樣品，獲得在不同電流密度下的不同孔徑內(nèi)的光功率；S5、過步驟S4測量得到的光功率計(jì)算所述氮化物L(fēng)ED測試樣品的外量子效率，并通過所得到的光提取效率計(jì)算內(nèi)量子效率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述有源區(qū)為I?20對GaN / InGaN, AlN /AlGaN, AlGaN / GaN, InGaN / InGaN 等量子阱。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述光吸收抑制層采用碳納米顆粒。[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述碳納米顆粒直徑為IOnm~lOOnm，厚度為IOOnm ~100 μ m。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述出光孔的直徑為ΙΟμπι~1000 μ m。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述出光孔的直徑為ΙΟμπι~500μηι。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述步驟S3中計(jì)算所述氮化物L(fēng)ED測試樣品的光提取效率的公式為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，包括如下步驟: 51、制作多個(gè)氮化物L(fēng)ED測試樣品，所述測試樣品自下至上依次為襯底、η型層、有源區(qū)、P型層和ITO層；從所述測試樣品表面到η型層刻蝕出一個(gè)臺面，在該臺面上蒸鍍上η電極，在ITO層表面蒸鍍P電極，在除電極外四周其它區(qū)域蒸鍍一層光吸收抑制層； 52、在各所述測試樣品表面中心位置光刻出一定孔徑的出光孔，各所述測試樣品的出光孔孔徑不同； 53、計(jì)算所述各測試樣品的光提取效率； 54、利用積分球測量各所述測試樣品，獲得在不同電流密度下的不同孔徑內(nèi)的光功率； 55、通過步驟S4測量得到的光功率計(jì)算所述測試樣品的外量子效率，并通過所得到的光提取效率計(jì)算內(nèi)量子效率。
2.如權(quán)利要求1所述的測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述有源區(qū)為I ~20 對 GaN / InGaN, AlN / AlGaN, AlGaN / GaN, InGaN / InGaN 等量子阱。
3.如權(quán)利要求1所述的測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述光吸收抑制層采用碳納米顆粒。
4.如權(quán)利要求3所述的測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述碳納米顆粒直徑為IOnm~IOOnm,厚度為 IOOnm~100 μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述出光孔的直徑為10 μ m~1000 μ m。
6.如權(quán)利要求5所述的測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述出光孔的直徑為10 μ m~500 μ m。
7.如權(quán)利要求1所述的測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，所述步驟S3中計(jì)算所述氮化物L(fēng)ED測試樣品的光提取效率的公式為:
^out
rIext.二 ~
^'emit next為光提取效率，Hout為出射的光子數(shù)，Hefflit為有源區(qū)產(chǎn)生的光子數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的測量氮化物L(fēng)ED內(nèi)量子效率的方法，其特征在于，在步驟S5中，計(jì)算所述內(nèi)量子效率的公式為
jIeqe
rIiQE = ~^
'Iext 其中，nEQE為外量子效率，nIQE為內(nèi)量子效率，next為光提取效率，其中
_ POUT.q 一 POUT^ η— — hv.I ~ 1240/ 其中Pojt為光功率，q為電荷數(shù)，h為普朗克常數(shù)，V為頻率，I為電流，λ為峰值波長。
【文檔編號】G01M11/02GK103528802SQ201310529305
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】魏學(xué)成, 趙麗霞, 王莉, 孔慶峰, 盧鵬志, 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