用于发光二极管结构中的内部量子效率的非接触测量的方法及设备的制造方法

用于发光二极管结构中的内部量子效率的非接触测量的方法及设备的制造方法
【专利摘要】LED结构的一或多个电响应特性的非接触测量包含：使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构的表面的照明区域；使用发光传感器从所述发光二极管结构的所述照明区域内的发光区域测量发光信号的瞬态；在来自所述发光二极管结构的所述发光信号的所述测量瞬态的第一时间确定第一发光强度；在不同于来自所述发光二极管结构的所述发光信号的所述测量瞬态的所述第一时间的第二时间确定第二发光强度；及基于所述第一发光信号及所述第二发光信号从所述发光二极管结构确定所述发光信号的电致发光分量的强度。
【专利说明】用于发光二极管结构中的内部量子效率的非接触测量的方法 及设备
[0001] 相关申请案的交叉参考
[0002] 本申请案依据35 U.S.C.§119(e)主张2013年9月14日申请的第61/877,949号美国 临时申请案及2014年1月29日申请的第61/933,284号美国临时申请案的权利。第61/877， 949号美国临时申请案及第61/933,284号美国临时申请案W全文引用方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明大体上设及发光二极管结构中的各种电响应特性的非接触测量，且特定来 说，本发明设及一种用于测量发光二极管结构的内部量子效率的非接触技术。
【背景技术】
[0004] 对改进半导体装置表征技术的需要随着对改进半导体装置性能的需求不断增加 而增加。半导体晶片(例如娃晶片)在装置结构的制造中起重要作用。此类装置结构包含(但 不限于）与发光二极管相关联的半导体结构及相关特征(例如M0CVD生长结构KLED质量及 制造控制的改进监测是发展先进半导体装置制造技术的关键。内部量子效率(I犯)是Lm)性 能的常用指标且对用于改进L邸装置的良率及质量的F0化过程控制很重要。
[0005] 先前用于监测电致发光及I犯的一种表征技术包含弹黃加载探针接触技术。2010 年3月16日颁布的第7，679,381号美国专利、2011年12月21日申请的第2013/0043875号美国 专利公开案及2011年12月21日申请的第2013/0046496号美国专利公开案中大体上描述弹 黃加载接触测量技术，所述专利各自W全文引用方式并入本文中。弹黃加载接触技术是基 于由施加到弹黃加载探针的正向电压激发的电致发光强度的测量，参考底部η层。使用第二 探针通过晶片的边缘建立到底部η层的连接。
[0006] 此技术也存在许多缺点。此技术的主要缺点中的一者在于:接近于探针的接触区 域的电致发光受阻于探针自身，且因此仅收集发光信号的外围及散射部分。另外，此技术的 另一缺点包含:无法考虑ρ-η结层中的横向电流，其可引起电极区域外的电致发光的显著扩 展，从而导致显著贡献的测量误差。此外，此方法受制于存在与污染、高接触电阻、对准困 难、存在粒子及类似物相关的测量伪影。
[0007] 显然，现有技术包含许多缺陷。因此，将期望提供一种解决上文所识别的现有技术 的运些缺陷的方法及系统。

【发明内容】

[000引根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的设备。在一个说明性实施例中，所述设备包含：照明单元，其包含使用所选择强度幅值的 光照明包含发光二极管结构的衬底的照明区域的照明源，所述光包含强度调制光或脉冲光 中的至少一者，所述光适合于激发所述照明区域的所述发光二极管结构的至少第一区域内 的光致发光。在一个说明性实施例中，所述设备包含:发光测量单元，其包含经配置W从所 述照明区域内的所述Lm)结构的所述第一区域测量发光信号的至少一个光学传感器。在一 个说明性实施例中，所述设备包含:结光电压测量单元，其包含接近所述发光二极管结构而 定位且经配置W将光从所述照明源传输到所述Lm)结构的所述第一区域的至少第一透明电 极，其中所述第一透明电极经配置W测量与所述照明区域内的所述第一区域对应的所述发 光二极管结构的结光电压信号，其中所述第一电极的区域小于由所述照明单元照明的所述 照明区域。
[0009] 在一个说明性实施例中，所述设备包含通信地禪合到至少所述发光测量单元、所 述结光电压测量单元及所述照明单元的控制器。在一个说明性实施例中，所述控制器可控 制来自所述照明源的所述光的一或多个特性。在一个说明性实施例中，所述控制器可从所 述发光测量单元接收所述发光信号的一或多个测量。在一个说明性实施例中，所述控制器 可从所述结光电压测量单元接收所述结光电压信号的一或多个测量。在一个说明性实施例 中，所述控制器可基于所述发光信号的所接收的一或多个测量的一或多个特性及所述结光 电压信号的所接收的一或多个测量的一或多个特性确定所述发光二极管结构的内部量子 效率或内部注入效率中的至少一者。
[0010] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构中的一或多个特性的无接触测 量的设备。在一个说明性实施例中，所述设备包含：照明单元，其包含使用所选择强度幅值 的光照明包含发光二极管结构的衬底的照明区域的照明源，所述光包含强度调制光或脉冲 光中的至少一者，所述光适合于激发所述照明区域的所述发光二极管结构的至少第一区域 内的光致发光。在一个说明性实施例中，所述设备包含:发光测量单元，其包含经配置W从 未暴露于所述强度调制光的所述发光二极管结构的区域测量电致发光强度的至少一个光 学传感器。在一个说明性实施例中，所述设备包含:第一结光电压测量单元，其包含接近所 述发光二极管结构而定位且经配置W从所述发光二极管结构的所述未暴露区域测量未暴 露的结光电压信号的至少第一透明电极。在一个说明性实施例中，所述设备包含:第二结光 电压测量单元，其包含接近所述发光二极管结构而定位的至少第二透明电极，所述第二透 明电极包围所述第一透明电极且经配置W从所述第一透明电极外部的所述发光二极管结 构的所述照明区域测量暴露的结光电压信号。
[0011] 在一个说明性实施例中，所述设备包含通信地禪合到至少所述发光测量单元、所 述第一结光电压测量单元、所述第二结光电压测量单元及所述照明单元的控制器。在一个 说明性实施例中，所述控制器可控制来自所述照明源的所述光的一或多个特性。在一个说 明性实施例中，所述控制器可从所述发光测量单元接收所述电致发光信号的一或多个测 量。在一个说明性实施例中，所述控制器可从所述第一结光电压测量单元接收所述未暴露 的结光电压信号的一或多个测量。在一个说明性实施例中，所述控制器可从所述第二结光 电压测量单元接收所述暴露的结光电压信号的一或多个测量。在一个说明性实施例中，所 述控制器可使用所述测量的未暴露结光电压及所述测量的暴露结光电压确定所述发光二 极管结构的光电流密度。在一个说明性实施例中，所述控制器可基于来自所述第一透明电 极的一或多个额外结光电压测量及来自所述第二透明电极的一或多个额外结光电压测量 确定所述发光二极管结构的正向电压。在一个说明性实施例中，所述控制器可使用来自所 述发光二极管结构的所述未暴露区域的所述测量电致发光强度、所述发光二极管结构的所 述确定光电流密度或所述发光二极管结构的所述确定正向电压中的至少一者确定所述发 光二极管结构的内部量子效率。
[0012] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的设备。在一个说明性实施例中，所述设备包含：照明单元，其包含使用所选择强度幅值的 光照明包含发光二极管结构的衬底的照明区域的照明源，所述光包含强度调制光或脉冲光 中的至少一者，所述光适合于激发所述照明区域的所述发光二极管结构的至少第一区域内 的光致发光。在一个说明性实施例中，所述设备包含:发光测量单元，其包含经配置W从未 暴露于所述强度调制光的所述发光二极管结构的区域测量电致发光强度的至少一个光学 传感器。在一个说明性实施例中，所述设备包含:第一结光电压测量单元，其包含接近所述 发光二极管结构而定位且经配置W从所述发光二极管结构的暴露区域测量暴露的结光电 压信号的至少第一透明电极。在一个说明性实施例中，所述设备包含第二结光电压测量单 元，其包含接近所述发光二极管结构而定位的至少第二透明电极，所述第二透明电极包围 所述第一透明电极且经配置W从所述第一透明电极外部的所述发光二极管结构的所述照 明区域测量未暴露的结光电压信号。在一个说明性实施例中，所述设备包含通信地禪合到 至少所述发光测量单元、所述第一结光电压测量单元、所述第二结光电压测量单元及所述 照明单元的控制器。在一个说明性实施例中，所述控制器可控制来自所述照明源的所述光 的一或多个特性。在一个说明性实施例中，所述控制器可从所述发光测量单元接收所述电 致发光信号的一或多个测量。在一个说明性实施例中，所述控制器可从所述第一结光电压 测量单元接收所述暴露的结光电压信号的一或多个测量。在一个说明性实施例中，所述控 制器可从所述第二结光电压测量单元接收所述未暴露的结光电压信号的一或多个测量。在 一个说明性实施例中，所述控制器可使用所述测量的未暴露结光电压及所述测量的暴露结 光电压确定所述发光二极管结构的光电流密度。在一个说明性实施例中，所述控制器可基 于来自所述第一透明电极的一或多个额外结光电压测量及来自所述第二透明电极的一或 多个额外结光电压测量确定所述发光二极管结构的正向电压。在一个说明性实施例中，所 述控制器可使用来自所述发光二极管结构的所述未暴露区域的所述测量电致发光强度、所 述发光二极管结构的所述确定光电流密度或所述发光二极管结构的所述确定正向电压中 的至少一者确定所述发光二极管结构的内部量子效率。
[0013] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构 的表面的照明区域。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用发光传感器从所述照明区 域内的发光区域测量发光信号的瞬态。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用定位于 所述照明区域内且接近所述发光二极管结构的所述表面而定位的透明电极从所述照明区 域内的所述发光区域测量结光电压信号的瞬态。在一个说明性实施例中，所述方法包含:从 所述发光区域确定所述发光二极管结构的结光电压正向电压。在一个说明性实施例中，所 述方法包含:确定所述发光二极管结构的光电流密度。在一个说明性实施例中，所述方法包 含:确定所述发光信号的电致发光分量的强度。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使 用来自所述发光区域的所述发光二极管结构的所述确定结光电压正向电压、所述发光二极 管结构的所述光电流密度或所述发光信号的所述电致发光分量的所述强度中的至少一者 确定所述发光二极管结构的内部量子效率或内部注入效率中的至少一者。
[0014] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构 的表面的照明区域。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用发光传感器从所述发光二 极管结构的所述照明区域内的发光区域测量发光信号的瞬态。在一个说明性实施例中，所 述方法包含:在来自所述发光二极管结构的所述发光信号的所述测量瞬态的第一时间确定 第一发光强度。在一个说明性实施例中，所述方法包含:在不同于来自所述发光二极管结构 的所述发光信号的所述测量瞬态的所述第一时间的第二时间确定第二发光强度。在一个说 明性实施例中，所述方法包含:基于所述第一发光信号及所述第二发光信号从所述发光二 极管结构确定所述发光信号的所述电致发光分量的强度。
[0015] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用第一脉冲持续时间的一或多个第一光 脉冲照明发光二极管结构的表面的照明区域。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用 第二脉冲持续时间的一或多个第二光脉冲照明所述发光二极管结构的所述表面的所述照 明区域。在一个说明性实施例中，所述方法包含:从由所述一或多个第一光脉冲激发的所述 发光二极管结构测量第一发光强度。在一个说明性实施例中，所述方法包含:从由所述一或 多个第二光脉冲激发的所述发光二极管结构测量第二发光强度。在一个说明性实施例中， 所述方法包含:基于所述第一发光强度及所述第二发光强度从所述发光二极管结构确定所 述发光信号的所述电致发光分量的强度。
[0016] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用强度调制光照明发光二极管结构的表 面的照明区域。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用发光传感器从未暴露于所述强 度调制光的所述发光二极管的区域测量由光载流子漂移诱发的电致发光强度。在一个说明 性实施例中，所述方法包含:使用定位于所述未暴露区域内且接近所述发光二极管结构的 所述表面而定位的第一透明电极从所述发光二极管结构的所述未暴露区域测量未暴露的 结光电压信号。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用所述第一透明电极外部、定位 于所述照明区域内且接近所述发光二极管结构的所述表面而定位的第二透明电极从所述 发光二极管结构的所述照明区域测量暴露的结光电压信号。在一个说明性实施例中，所述 方法包含:使用所述测量的未暴露结光电压及所述测量的暴露结光电压确定所述发光二极 管结构的光电流密度。在一个说明性实施例中，所述方法包含:测量所述发光二极管结构的 正向电压。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用来自所述发光二极管结构的所述未 暴露区域的所述测量电致发光强度、所述发光二极管结构的所述确定光电流密度或所述二 极管结构的所述测量正向电压中的至少一者确定所述发光二极管结构的内部量子效率。
[0017] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用强度调制光照明发光二极管结构的表 面的照明区域。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用发光传感器从未暴露于所述强 度调制光的所述发光二极管的区域测量由光载流子漂移诱发的电致发光强度。在一个说明 性实施例中，所述方法包含:使用定位于暴露区域内且接近所述发光二极管结构的所述表 面而定位的第一透明电极从所述发光二极管结构的所述暴露区域测量暴露的结光电压信 号。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用包围所述第一透明电极且接近于所述发光 二极管结构的所述表面的第二透明电极从所述发光二极管结构的所述照明区域测量未暴 露的结光电压信号。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用所述测量的未暴露结光电 压及所述测量的暴露结光电压确定所述发光二极管结构的光电流密度。在一个说明性实施 例中，所述方法包含:测量所述发光二极管结构的正向电压。在一个说明性实施例中，所述 方法包含:使用来自所述发光二极管结构的所述未暴露区域的所述测量电致发光强度、所 述发光二极管结构的所述确定光电流密度或所述二极管结构的所述测量正向电压中的至 少一者确定所述发光二极管结构的内部量子效率。
[0018] 根据本发明的一个实施例，掲示一种用于LED结构的一或多个特性的无接触测量 的方法。在一个说明性实施例中，所述方法包含:使用强度调制光照明发光二极管结构的表 面的照明区域。在一个说明性实施例中，所述方法包含:测量所述强度调制光的强度。在一 个说明性实施例中，所述方法包含:使用发光传感器从未暴露于所述强度调制光的所述发 光二极管结构的区域测量由光载流子漂移诱发的电致发光强度。在一个说明性实施例中， 所述方法包含:通过比较所述电致发光强度与所述调制光的所述强度确定电致发光效率。
[0019] 应理解，前述一般描述及W下详细描述两者都仅为示范性及解释性的，且不一定 为对本发明的限制。并入本说明书中且构成本说明书的部分的【附图说明】本发明的实施例且 与一般描述一起用来解释本发明的原理。
【附图说明】
[0020] 所属领域的技术人员可通过参考附图更好地理解本发明的众多优点，其中：
[0021] 图1A是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的设备的框图。
[0022] 图1B说明根据本发明的一个实施例的随半径而变化的注入电流的曲线图。
[0023] 图1抗兑明描绘根据本发明的一个实施例的脉冲激励照明瞬态、结光电压瞬态及发 光瞬态的曲线图。
[0024] 图1D及化说明根据本发明的一个实施例的在暗照明条件及照明条件下的Lm)结构 的带图的概念图。
[0025] 图1F到1H图1F到1H说明根据本发明的一或多个实施例的用于解释JPV时间延迟、 发光时间延迟及稳态时间间隔的一系列等效电路配置。
[0026] 图2A是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的方法的流程图。
[0027] 图2B是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的方法的流程图。
[0028] 图2C是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的方法的流程图。
[0029] 图3A是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的设备的框图。
[0030] 图3B是根据本发明的一个实施例的电致发光产生所设及的机构的概念图。
[0031] 图3C是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的设备的框图。
[0032] 图3D是根据本发明的一个实施例的电致发光产生所设及的机构的概念图。
[0033] 图3E到3F说明根据本发明的一个实施例的用于Lm)结构的一或多个特性的无接触 测量的设备。
[0034] 图3G说明描绘根据本发明的一个实施例的非接触电致发光强度与接触电致发光 强度之间的相关性的曲线图。
[0035] 图4A是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的方法的流程图。
[0036] 图4B是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的方法的流程图。
[0037] 图4C是说明根据本发明的一个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无接触测 量的方法的流程图。
[0038] 显然，现有技术包含众多缺陷。因此，将期望提供一种解决上文所识别的现有技术 的运些缺陷的方法及系统。
【具体实施方式】
[0039] 现将详细参考所掲示的标的物，在附图中说明所述标的物。
[0040] 大体上参考图1A到4C，描述根据本发明的用于发光二极管化抓)结构的一或多个 特性的无接触测量的系统及方法。本发明的实施例设及一种适合于从由激励照明照明的 led结构测量电致发光化L)响应及/或光致发光(PL)响应的发光测量技术。另外，本发明的 实施例设及一种适合于在由激励照明照明的区域及/或未由激励照明照明的区域中测量半 导体衬底的LED结构的各种电响应特性的非接触结光电压QPV)技术。
[0041] 贯穿本发明所描述的非接触测量技术提供LED结构的一或多个特性的准确测量。 在一些实施例中，本发明的非接触测量技术可提供(但不限于)光电流、正向电压、EL、内部 量子效率、注入及福射效率的监测。
[0042] 举非限制性实例，贯穿本发明所描述的技术可提供有机金属化学气相沉积 (M0CVD)生长及退火之后的L抓结构中的光电流、正向电压、EL、内部量子效率、注入及福射 效率的监测。举另一非限制性实例，贯穿本发明所描述的技术可提供导电窗及透明窗的等 离子增强化学气相沉积(PECVD)之后的光电流、正向电压、EL、内部量子效率、注入效率及福 射效率的监测。
[0043] 可使用来自LED结构的大量测量发光强度找到上述特性中的一或多者。另外，可使 用来自L邸结构的大量测量结光电压找到上述特性中的一或多者。
[0044] 本发明的实施例经由肝V激发的直接光致发光及电致发光的时间解析及空间分离 从光学激发的L邸结构提供电致发光的非接触测量。此实施例可在M0CVD及退火之后使用时 间解析方法来提供在激励区域的中间所收集的光学激发的电致发光及相关联的效率的非 接触监测。接着，此监测过程的结果可在制造期间用作用于过程控制目的的反馈。
[0045] 本发明的额外实施例可在LED结构的第一区域中利用光学激励，同时从所述第一 区域外部的LED结构的第二区域收集电致发光信号，借此通过由横向电场及光电流引起的 JPV信号的散布激发所述电致发光信号。此实施例对在具有低薄层电阻的导电窗及透明窗 的沉积或生长之后监测L邸结构尤其有用，其引起照明区域外部的肝V的高速散布。
[0046] 现参看图1A，在一个实施例中，系统100包含照明单元102。在另一实施例中，系统 100包含发光测量单元104。在另一实施例中，系统100包含结光电压(JPV)测量单元106。在 另一实施例中，系统100包含通信地禪合到照明单元102、发光测量单元104及/或肝V测量单 元104的控制器108。本文中应注意，图1A中所描绘的肝V测量单元106并非为本发明的必要 条件。因而，虽然本发明主要讨论包含肝V测量单元106的实施例，但此特征不应被解释为对 本发明的限制。
[0047]在一个实施例中，控制器108经配置W引导照明单元102使用具有一或多个所选择 特性(例如强度、调制频率及类似物)的光照明包含Lm)结构103的半导体衬底。控制器108又 可接收L抓结构的各种响应特性的测量，例如来自发光测量单元104的化信号及化信号及/ 或来自肝V测量单元106的肝V信号。此外，控制器108可基于贯穿本发明中所描述的测量特 性及各种关系确定半导体衬底的一或多个LED结构103的光电流密度、正向电压、内部量子 效率(I犯)及/或内部注入效率。
[004引在一个实施例中，照明单元102包含一或多个照明源110。在一个实施例中，一或多 个照明源110经布置W使用光104照明包含Lm)结构103的半导体衬底的区域。举例来说，照 明源110可经布置W照明包含L邸结构103的衬底的第一照明区域118。
[0049] 在另一实施例中，照明源110使用一或多个所选择强度的光照明Lm)结构103的表 面。在另一实施例中，照明源110使用一或多个所选择调制频率的光照明LED结构103的表 面。举例来说，照明源110可输出W所选择调制频率调制的光信号。例如，光的调制频率可对 应于稳态条件(例如低调制频率)或非稳态条件(例如高调制频率）。举另一实例，照明源110 可输出脉冲光信号。在另一实施例中，照明单元102使用包含所选择波长或波长范围的光照 明L邸结构103的表面。
[0050] 照明源110可包含所属领域中已知的适合于使用调制或脉冲光均匀地照明衬底的 所选择区域的任何照明源。举例来说，照明源110可包含(但不限于)一或多个LED、一或多个 激光器、闪光灯(例如滤波闪光灯)或快口灯。
[0051] 在另一实施例中，照明单元102包含禪合到照明源110及控制器108的电源及/或信 号产生器120。就此而言，控制器108可引导信号产生器120驱动照明源now便产生所要照 明输出。举例来说，信号产生器120可致使照明源110输出具有所选择调制频率的调制光信 号。举另一实例，信号产生器120可致使照明源110输出所选择持续时间的一或多个光脉冲 (即，脉冲光信号）。举另一实例，信号产生器120可致使照明源110输出所选择强度的一或多 个光脉冲。举例来说，信号产生器120可致使照明源110输出具有足够低W引起Lm)结构103 的受激肝V信号中的稳态条件的调制频率的调制光信号。举另一实例，信号产生器120可致 使照明源110输出具有足够高W引起L抓结构103的受激肝V信号中的非稳态条件的调制频 率的调制光信号。
[0052] 在另一实施例中，JPV测量单元106包含第一透明电极144,其用于测量L邸结构103 的照明区域118内的所选择区域的肝V信号。在一个实施例中，透明电极144接近L抓结构103 而定位且经配置W将光从照明源110传输到Lm)结构103的表面。就此而言，第一透明电极 144具有用于测量肝V的第一区域，其与L抓结构103的照明区域118内的第一区域（即，由第 一电极144对向的区域)对应。在一个实施例中，第一电极144的第一区域经选择W小于由照 明源110照明的区域。本文中应注意，选择小于照明区域101的电极144的区域有助于限制结 光电压信号超出照明区域而横向地散布的影响，其中也由于肝V散布而减少电致发光。本文 中应进一步注意，第一电极144可采用所属领域中已知的任何适合形状。举例来说，第一透 明电极可采用圆盘形状、正方形形状、矩形形状、楠圆形形状、多边形形状等等。
[0053] 在另一实施例中，第一透明电极144安置于透明元件143的表面上。就此而言，第一 透明电极144可安置于面向Lm)结构103的透明元件143的表面上，如图1A中所展示。在一个 实施例中，第一透明电极144可安置于透明元件143的底面上。在另一实施例中，透明元件 143可包含（但不限于）一或多个透明板143,如图1A中所展示。举例来说，透明元件可包含 (但不限于)玻璃板。本文中应注意，透明元件143的构造不受限于玻璃板或单一板配置。而 是，仅出于说明性目的提供上文所提供的描述。本文中应注意，对由照明源110发射的照明 (及受激化照明126)透明的任何材料适合于本发明的背景中的实施方案。此外，透明元件 143可包含适合于固定电极144(及额外电极202)的多个透明板或替代结构。本文中应注意， V.福艾尔(V.Faifer)等人于2014年9月2日申请的第14/475,025号美国专利申请案中描述 非接触肝V测量，所述专利申请案W全文引用方式并入本文中。
[0054] 在另一实施例中，照明单元102可包含一或多个照明光学元件。在一个实施例中， 照明单元102包含一或多个透镜115。在一个实施例中，透镜115将照明源110的输出与Lm)结 构103的表面光学地禪合。就此而言，来自照明源110的照明116可经由分束器112而被朝向 衬底103引导，且在照射Lm)结构103的表面之前穿过透镜115、透明板143及第一透明电极 144,如图1A中所展示。本文中应注意，系统100的光学配置不受限于本发明中所描述的各种 光学元件。而是，仅出于说明性目的提供各种光学组件及其配置。系统100可包含所属领域 中已知的适合于收集、聚焦、引导及/或过滤由照明源110发射的照明的任何光学元件。本文 中应预期，系统100可包含所属领域中已知的任何适合照明源及光学元件组合。举例来说， 任何数目个光学元件(例如蛹眼、微透镜阵列、漫射器、透镜、反射镜、滤光器、偏光器及类似 物)可与所属领域中已知的任何照明源一起使用。例如，一或多个光纤束可与照明源(例如 闪光灯)禪合。
[0055] 在另一实施例中，发光测量单元104包含经配置W在将测量信号传输到控制器108 之前处理所述测量信号的一或多个信号处理元件。举例来说，测量单元104可包含(但不限 于）用于放大来自传感器122的信号的前置放大器140。在另一实施例中，测量单元104包含 解调器及/或检测器142。此外，在放大、解调及/或检测之后，由控制器108的接口接收来自 传感器122的信号。
[0056] 在另一实施例中，发光测量单元104包含用于感测来自Lm)结构103的发光照明126 (例如电致发光化L)照明及/或光致发光(PL)照明）的一或多个传感器122。就此而言，一或 多个传感器122可经布置W收集及测量由来自照明源110的光激发的化光及/或由光学激励 激发的化光。在另一实施例中，发光测量单元104可包含一或多个光学元件。在一个实施例 中，透镜115及128经布置W将在Lm)结构103处所产生的发光照明（例如电致发光及/或光致 发光)收集及聚焦到一或多个传感器122上。在另一实施例中，发光测量单元104包含一或多 个光圈130、134。在一个实施例中，一或多个光圈130、134经布置W从接近于透明电极144的 激励区域118的中屯、区域124提供发光收集。就此而言，传感器122可从由透明电极144探测 的第一区域118内的区域124测量发光信号，其包含信号的化及/或化分量。
[0057] 举例来说，由照明源110发射的照明116可经由分束器112及透镜115而转移到包含 L抓结构103的衬底的表面处的其图像118中。就此而言，照射L抓结构103的光118可用W光 学地激发照明区域118的一或多个区域。继而，由Lm)结构103的照明区域发射发光信号。此 夕h透镜115及128可将图像118转移到传感器122上的图像136中。在另一实施例中，光圈134 用W将发光光从位于图像118内的区域124转移到位于图像136内的图像138中。就此而言， 光圈134用W排除从激励区域118的外部边缘收集发光，其中电致发光可归因于肝V信号在 照明区域118外部散布而显著减少。例如，在沉积于蓝宝石上的GaInN的情况下，发光光可延 伸到照明区域118外部的远距离。在一个实施例中，为减少散射发光的收集，额外光圈130将 对发光光126的收集限于基本上垂直于Lm)结构的表面发出且收集于传感器122的区域138 中的发光光126。
[005引在另一实施例中，发光测量单元104包含一或多个滤光器132。举例来说，滤光器 132可用W阻断来自照明源110的光，同时透射从L邸结构103发出的化光126。
[0059] 一或多个传感器122可包含所属领域中已知的适合于收集及测量与受激化光126 相关联的一或多个特性的任何光传感器。举例来说，一或多个传感器122可包含(但不限于） 光检测器或装配有光检测器阵列的单色器。在另一实施例中，一或多个传感器122可包含分 光计。举例来说，一或多个传感器122可包含(但不限于)装配有光检测器阵列的分光计。
[0060] 在另一实施例中，结光电压测量单元106包含经配置W在将测量信号传输到控制 器108之前处理所述测量信号的一或多个信号处理元件。举例来说，测量单元106可包含(但 不限于）用于放大来自电极144的信号的前置放大器146。在另一实施例中，测量单元106包 含解调器及/或检测器148。此外，在放大、解调及/或检测之后，由控制器108的接口接收来 自电极144的信号。
[0061] 在另一实施例中，检测器142及148可在锁入放大模式中操作。在另一实施例中，检 测器142及148可在峰值检测模式中操作。
[0062] 在另一实施例中，照明单元102可包含用于监测由照明源110发射的照明116的一 或多个特性(例如强度、调制频率、波长及类似物)的额外传感器121。举例来说，额外传感器 121可包含(但不限于)一或多个光检测器。在另一实施例中，额外传感器121通信地禪合到 一或多个信号处理元件W在检测到来自照明源110的光之后处理额外传感器121的输出。举 例来说，所述一或多个信号处理元件可包含所属领域中已知的任何信号处理电路，例如(但 不限于)一或多个放大器123及/或一或多个检测器125。在另一实施例中，检测器125的输出 禪合到控制器108。就此而言，控制器108可监测额外传感器121的输出且因此监测照明源 110的性能。
[0063] 在另一实施例中，尽管未展示，但系统100可包含用于监测从L邸结构103的表面反 射或散射的照明的一或多个特性(例如强度、波长及类似物）的第二额外传感器。在另一实 施例中，所述第二额外传感器也可禪合到处理所述第二额外传感器的输出且将所述输出禪 合到控制器108的一或多个信号处理元件(例如放大器、检测器及类似物）。
[0064] 在一个实施例中，包含一或多个Lm)结构103(例如LED层）的半导体衬底安置于夹 盘105上。在另一实施例中，夹盘105包含导电夹盘(例如金属夹盘）。在另一实施例中，夹盘 105包含连接到接地的金属夹盘。在另一实施例中，系统100包含通过开关150禪合到晶片夹 盘105的信号产生器152。举例来说，尽管图1A中未展示，但开关150可直接禪合到夹盘105。 在另一实施例中，开关150禪合到接地。在另一实施例中，信号产生器152禪合到控制器108， 借此控制器108可引导信号产生器152将所选择信号施加到夹盘105。在一个实施例中，信号 产生器152可施加一或多个校准信号（例如脉冲）W有助于准确地测量本发明的信号（例如 肝V信号）。举例来说，信号产生器152可用于通过开关150而将AC信号施加到夹盘105W校准 一或多个光电压信号。
[0065] 本文中应注意，夹盘不受限于导电或金属夹盘且仅出于说明性目的提供W上描 述。举例来说，夹盘可包含非导电夹盘。在一个实施例中，本发明的一或多个校准信号可施 加到衬底103的边缘(而非通过夹盘105,如本文先前所描述）。
[0066] 在一个实施例中，系统100可包含可移动弹黃加载电极156(例如金属或导电聚合 物）。在一个实施例中，弹黃加载电极156禪合到一或多个导电垫154a、154b，例如(但不限 于)金属垫或导电聚合物垫。在另一实施例中，电极156可经由导电垫154a、154b而提供LED 结构的顶层158a(例如p层）与底层158b之间的电连接。举例来说，电极156可定位于透明电 极144的附近，借此在透明电极144附近的顶层158a的区域与底层158b之间提供导电路径。 在另一实施例中，一或多个导电垫154a、154b可电禪合到开关150的输出。本文中应注意，V. 福艾尔(V.Faifer)等人于2014年9月2日申请的第14/475,025号美国专利申请案中描述肝V 测量的校准，所述专利申请案全文并入上文中。
[0067] 图1B说明描绘根据本发明的一或多个实施例的随半径而变化的结注入电流的模 拟分布166的曲线图165。本文中应注意，模拟分布166考虑照明区域118外部的载流子的横 向漂移且针对具有20mA/mm2的光电流密度及200hm/sq的顶层的薄层电阻的L抓结构而计 算，所述光电流密度及所述薄层电阻表示用于半导体结构(例如(但不限于)具有TC0涂层的 GaInN结构或AlGalnP L抓结构）的共同值。本文中应注意，在图1B中所表示的模拟的情况 下，总发光信号中的电致发光比重随着发光信号126的收集面积减小而增加。举例来说，如 图1B中所展示，当从由半径ri=lmm界定的面积收集时的对由传感器121测量的总发光信号 的电致发光贡献可高于当收集面积对应于半径r2 = 2mm时的对由传感器121测量的总发光 信号的电致发光贡献。
[0068] 图1C说明根据本发明的一或多个实施例的随时间而变化的激励照明曲线171及所 得的肝V瞬态172及发光瞬态173的概念图。就此而言，跨越各种时间间隔而标绘激励照明曲 线171及所得的JPV瞬态172及发光瞬态173。举例来说，时间间隔174表示与使用透明电极 144测量的肝V信号172及使用传感器122测量的发光信号的增强相关联的持续时间TJPV。此 夕h时间间隔175表示光电流密度基本上等于注入电流时的激励照明171、肝V信号172及/或 发光信号173中的大体稳态条件的开始阶段。另外，时间间隔176表示与电致发光衰变相关 联的时间跨度。就此而言，箭头177表示总发光信号的电致发光分量的量值的概念图。此外， 线178表示肝V信号172的前侧处的肝V信号的导数的概念图，其可在计算本文进一步额外详 细所描述的光电流密度化时使用。
[0069] 图1D及1E说明暗照明条件181及照明条件185下的Lm)结构的能带图的概念图180、 184。本文中应注意，使用具有高于能带隙的光子能量的光进行的光学激励186引起电子空 穴对的产生。在本征作用层中由电场使额外电子空穴对分离W形成光电流。此外，内建电压 182减小且所得肝V信号（例如正向电压，其作为照明条件下的内建电压与暗条件下的内建 电压的差值)激发来自η层187的电子及来自P层188的空穴注入到作用层中。本文中应进一 步注意，电子及空穴在量子井的重组引起电致发光189的发射。
[0070] 图1F到m说明用于解释本文先前所讨论及图1C中所描绘的肝V时间延迟174、发光 时间延迟176及稳态时间间隔175的一系列等效电路配置。如图IF的等效电路190中所展示， 在时间间隔0<t<TjPv 174中，光电流化用W对p-n结势垒及扩散电容Cpn充电。本文中应注 意，在时间间隔174中，注入电流JiNj及正向电压Vf较低，使得Vf<Vel(其中Vel是电致发光接通 电压）。由于正向电压低于电致发光接通电压，所W电致发光信号的强度也较低。如图1G的 等效电路192中所展示，在时间间隔175中，将p-n结电容Cpn充电成电荷如η的稳定条件，其 中注入电流补偿光电流，使得化1 =加，￥。〉￥61，且电致发光为高态。如图1雌]等效电路194中 所展示，在时间间隔176中，照明源的输出中断（即，激励光中断），然而，注入电流JiNj继续激 发电致发光，同时p-n结上的电荷化η放电。
[0071] 在一个实施例中，系统100可用W监测时间解析及空间解析发光W便提取总发光 信号的电致发光分量。另外，系统100也可监测肝V信号W允许测量L抓结构103的内部量子 效率。如图1Α中所展示，L抓结构中的电子及空穴的光学产生186可致使电子及空穴局限于 量子井中及直接光致发光Ipl。替代地，在作用层中由电场使电子及空穴分离诱发p-n结正向 偏压及来自P层的空穴及来自η层的电子注入到量子井或作用区域中，借此诱发非接触电致 发光虹189。
[0072] 为增加非接触电致发光的比重且因此增大电致发光信号与光致发光信号的比率 (Iel/Ipl)，用于激发LED结构的光的波长可在与最大光学载波收集对应的范围内。此外，光 束的脉冲持续时间及直径及发光收集面积可经优化W最大化稳态开路电压或正向电压，借 此最大化所得注入电流。
[0073] 在一个实施例中，电致发光监测可包含:均匀照明晶片（例如Lm)结构103)的区域 118W基于174、175及176(图1C中所展示)而提供区域124内部的均匀肝V信号及直接光致发 光Ipl的时间解析反卷积及来自区域124的非接触电致发光Iel。
[0074] 此处应注意，总发光信号（It)等于Ιτ= Ipl+Iel。如图1B中所展示，可通过收集照明 区域118中间的发光而增加及测量电致发光的比重，其中^rl。可通过施加脉冲激励照明 171 (具有使得TEX〉TJPV的持续时间)且将电致发光强度Iel确定为脉冲173在TjPV<t<TEX的第一 时间间隔处的发光强度巧中强度It=Ipl+Iel)与脉冲173在0<t<Tjpv的第二时间间隔处的发 光强度(其中当Iel的比重较低时，It ^ Ip)之间的差值而确定电致发光强度Iel。
[0075] 在另一实施例中，可使用t〉TEx处的发光衰变176来确定电致发光强度Iel。就此而 言，在终止来自照明源110的激励之后，发光信号的光致发光分量归因于化信号的快速衰变 (例如纳秒范围内的衰变)而变为可忽略。就此而言，电致发光强度Iel可被识别为激励光中 断之后的某一所选择时间t〉TEx处的EL的值(例如最大值）。
[0076] 在另一实施例中，可通过W下操作确定电致发光强度Iel:施加具有持续时间TEX〉 TJPV的脉冲照明171，其中基于结光电压的正向电压Vf大于电致发光接通电压Vel;同时也施 加具有相同强度但具有较低持续时间TEX<TjPv的脉冲照明，使得正向电压Vf小于电致发光接 通电压Vel。接着，电致发光强度Iel可被计算为上述发光幅值的差值。举例来说，在GaInN L邸结构的情况下，适当接通电压可近似为Vel = 2.3V。
[0077] 在另一实施例中，可通过测量由透明电极7拾取的JPV信号172确定JPV正向电压 Vf。为加速JPV衰变且提供JPV正向电压的准确测量，可使用可移动电极156及金属垫154a、 154b来使P层及η层电连接，如图1A中所展示。
[0078] 可经由JPV瞬态V(t)的导数（由相切于JPV脉冲172的前部的线178表示）确定光电 流密度化。举例来说，控制器108可使用W下关系确定光电流密度： 闘
(1)
[0080] 其中Cpn是L邸结构103的p-n结的电容。在p-i-n结构（例如基于InGaN的L邸发射器） 的情况中，结电容由Cpn=Ese〇/d给定，其中d是作用i层的厚度，Es、e〇分别是半导体及真空介 质的电介质电容率。因而，可由控制器108使用W下关系计算电致发光内部量子效率（I犯） 或化：
[0081] (2)
[0082] 此处，电致发光I犯由L抓结构的作用层（例如GaInN L抓中的量子井）中的载流子 注入效率及福射效率确定。就此而言，电致发光I犯与注入效率及福射效率的关系如下：
[0083] nEL = ninjectionnradiative (3)
[0084] 此外，控制器108可使用W下关系经由作用层中的光载流子收集及福射效率确定 光致发光效率：
[00 化]nPL = nPL_collectnradiative (4)
[0086] 另外，使用电致发光强度及电致发光内部量子效率化L，控制器108可由W下关系近 似估计电致发光注入效率：
[0087] 例
[0088] 本文中应注意，系统100不受限于使用上文所提供的方程式及关系来计算本文先 前所描述的LED结构103的各种特性。仅出于说明目的提供本发明中所提供的各种方程式及 关系且其不应被解释为对本发明的限制。本文中应认识到，各种关系可由控制器108用于使 本发明的范围及精神内的先前所描述的量的两者或两者W上相关。
[0089] 图2A说明描绘根据本发明的一或多个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无 接触测量的方法200的流程图。本文中应认识到，方法200的步骤中的一或多者可由系统100 的组件及实施例中的一或多者实施。然而，应注意，方法200不受限于系统100的结构限制。
[0090] 步骤202使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构的表面的照明区域。举例来说， 控制器108可引导照明源110使用具有所选择幅值及/或持续时间的一或多个光脉冲的激励 照明照明L邸结构103的表面的所选择照明区域118。
[0091] 步骤204使用发光传感器221从照明区域内的发光区域测量发光信号的瞬态。举例 来说，传感器221可响应于激励照明获取由Lm)结构103发射的发光光。此外，如本文先前所 描述的各种光学元件可用于将发光收集的区域限制于小于照明区域118的区域124。
[0092] 步骤206从照明区域内的发光区域测量结光电压信号的瞬态。举例来说，透明电极 144可被定位于照明区域118内且接近发光二极管结构的表面，从而允许透明电极从由透明 电极144对向的区域124测量结光电压瞬态。
[0093] 步骤208从发光区域确定发光二极管结构的结光电压正向电压。在一个实施例中， 控制器108可基于使用透明电极144从发光区域118测量的结光电压信号的幅值确定结光电 压正向电压。举例来说，控制器108可将肝V正向电压Vf识别为从发光区域118测量的结光电 压信号的幅值。
[0094] 步骤210确定发光二极管结构的光电流密度。在一个实施例中，控制器108可通过 计算肝V信号的瞬态在肝V信号的前沿处的导数(例如使用方程式（1))来确定结光电压化。 在另一实施例中，控制器108可获取L邸结构103的p-n结的电容Cpn(例如用户输入、计算或独 立测量）。在另一实施例中，控制器108可使用肝V信号的瞬态的导数及L邸结构的p-n结的电 容而计算LED结构的光电流密度化。
[0095] 步骤212确定发光信号的电致发光分量的强度。本文中应注意，可W贯穿本发明所 描述的任何方式确定发光信号的电致发光分量。在一个实施例中，通过基于结光电压的瞬 态来识别与低于电致发光信号的接通电压Vel的结光电压正向电压Vf对应的第一时间间隔 而找到发光的化分量。接着，可基于结光电压的瞬态而识别与高于电致发光信号的接通电 压Vel的结光电压正向电压Vf对应的第二时间间隔。接着，通过计算所述第二时间间隔期间 所获取的第一发光信号与所述第一时间间隔期间所获取的第二发光信号之间的差值及总 发光信号由It=Iel+Ipl给定的事实确定发光信号的电致发光分量(Iel)的强度。因而，当IPL 相对恒定且状态中的一者低于化接通电压时，两个发光强度之间的差值产生接通状态中的 Iel 值。
[0096] 在另一实施例中，在终止发光二极管结构的照明之后，通过在发光信号的衰变的 所选择时间之后识别发光信号的值找到发光的化分量。就此而言，在终止来自照明源110的 激励照明之后，发光的化分量快速衰变(约数纳秒）。因而，可通过在几乎紧跟在照明停止之 后的所选择时间处使用传感器122测量发光来识别化分量。本文中应注意，控制器108可利 用允许充分化分量衰变的化获取时间。
[0097] 在另一实施例中，通过建立一或多个光脉冲的持续时间W便使用具有第一持续时 间中一或多个第一光脉冲照明照明区域来找到发光的化分量，所述第一持续时间足W在正 向电压高于电致发光接通电压时建立稳态条件。接着，所述一或多个光脉冲的持续时间经 建立W便使用具有第二持续时间的一或多个第二光脉冲照明照明区域，所述第二持续时间 比所述第一持续时间短且足W在正向电压低于电致发光接通电压时建立非稳态条件。在另 一实施例中，通过计算在使用所述一或多个第一光脉冲的照明期间所获取的第一发光强度 与在使用所述一或多个第二光脉冲的照明期间所获取的第二发光强度之间的差值确定电 致发光信号分量的强度。
[0098] 步骤214确定发光二极管结构的内部量子效率或内部注入效率。在一个实施例中， 控制器108可使用来自发光区域118的Lm)结构103的确定结光电压正向电压VF、Lm)结构103 的光电流密度化或由传感器122测量的发光信号的电致发光分量Iel的强度来确定内部量子 效率I犯或内部注入效率。
[0099] 图2B说明描绘根据本发明的一或多个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无 接触测量的方法220的流程图。本文中应认识到，方法220的步骤中的一或多者可由系统100 的组件及实施例中的一或多者实施。然而，应注意，方法220不受限于系统100的结构限制。
[0100] 步骤222使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构103的表面的照明区域118,如 本文先前所描述。
[0101 ]步骤224使用发光传感器122从Lm)结构103的照明区域118内的发光区域124测量 发光信号的瞬态，如本文先前所描述。
[0102] 步骤226从Lm)结构103确定发光信号的测量瞬态的第一时间处的第一发光强度。 举例来说，控制器108可从Lm)结构103确定发光信号的测量瞬态的第一时间（例如图1C中的 瞬态信号173的第一时间)处的第一发光强度。
[0103] 步骤228从Lm)结构103确定不同于发光信号的测量瞬态的第一时间的第二时间处 的第二发光强度。举例来说，控制器108可从L邸结构103确定发光信号的测量瞬态的第二时 间(或第N时间）（例如图1C中的瞬态信号173的第二时间)处的第二发光强度(或第N时间）。
[0104] 步骤230基于第一发光强度及第二发光强度从发光二极管结构确定发光信号的电 致发光分量的强度。举例来说，控制器108可通过比较第一发光强度与第二发光强度(例如， 计算差值、计算比率、使每一强度拟合到数学模型及类似物)而从Lm)结构103确定发光信号 的电致发光分量的强度幅值。
[0105] 步骤232使用具有已知内部量子效率的校准晶片确定Lm)结构103的内部量子效 率。在一个实施例中，使用校准确定L邸结构的I犯包含:使用一或多个光脉冲照明具有已知 内部量子效率的校准晶片的表面的照明区域。接着，使用发光传感器从所述校准晶片的所 述照明区域内的发光区域测量发光信号的瞬态。接着，从所述校准晶片测量所述发光信号 的所述测量瞬态的第一时间处的第一发光强度。接着，从所述校准晶片测量不同于所述发 光信号的所述测量瞬态的所述第一时间的第二时间处的第二发光强度。接着，基于所述第 一发光信号及所述第二发光信号确定来自所述校准晶片的所述发光信号的电致发光分量 的强度。接着，使用来自发光二极管结构的电致发光分量的强度、来自所述校准晶片的电致 发光分量的强度及所述校准晶片的已知I犯确定L邸结构103的I犯。
[0106] 图2C说明描绘根据本发明的一或多个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无 接触测量的方法240的流程图。本文中应认识到，方法240的步骤中的一或多者可由系统100 的组件及实施例中的一或多者实施。然而，应注意，方法240不受限于系统100的结构限制。
[0107] 步骤242使用第一脉冲持续时间中的一或多个第一光脉冲照明发光二极管结构 103的表面的照明区域118。举例来说，控制器108可引导照明源110使用第一脉冲持续时间 的第一光脉冲照明L邸结构103。
[0108] 步骤244使用第二脉冲持续时间的一或多个第二光脉冲照明发光二极管结构的表 面的照明区域。举例来说，控制器108可引导照明源110使用第二脉冲持续时间的第二光脉 冲照明LH)结构103。
[0109] 步骤246从由一或多个第一光脉冲激发的发光二极管结构测量第一发光强度。举 例来说，光学传感器122可从由第一光脉冲激发的L邸结构103测量第一发光强度。
[0110] 步骤248从由一或多个第二光脉冲激发的发光二极管结构测量第二发光强度。举 例来说，光学传感器122可从由第二光脉冲激发的L邸结构103测量第二发光强度。
[0111] 步骤250基于第一发光强度及第二发光强度而从发光二极管结构确定发光信号的 电致发光分量的强度。举例来说，控制器108可通过比较第一发光强度与第二发光强度(例 如，计算差值、计算比率、使每一强度拟合到数学模型及类似物)而从Lm)结构103确定发光 信号的电致发光分量的强度幅值。
[0112] 步骤252使用具有已知内部量子效率的校准晶片确定Lm)结构103的内部量子效 率。在一个实施例中，使用校准晶片确定LED结构103的I犯包含:使用第一脉冲持续时间的 一或多个第一光脉冲照明具有已知内部量子效率的校准晶片的表面的照明区域。接着，使 用第二脉冲持续时间的一或多个第二光脉冲照明所述校准晶片的所述表面的所述照明区 域。接着，从由所述一或多个第一光脉冲激发的所述校准晶片测量第一发光强度。接着，从 由所述一或多个第二光脉冲激发的所述校准晶片测量第二发光强度。接着，基于所述第一 发光信号及所述第二发光信号确定来自所述校准晶片的发光信号的电致发光分量的强度。 接着，使用来自发光二极管结构的电致发光分量的强度、来自所述校准晶片的电致发光分 量的强度及所述校准晶片的已知I犯确定L邸结构103的I犯。
[0113] 现参看图3A到3G，在一个实施例中，系统100经布置W从阴影区域304测量电致发 光。本文中应注意，除非另外说明，否则本文先前所描述的组件、步骤及实施例被解释为扩 展到图3A到3G中所描绘的系统100的实施方案。
[0114] 在一个实施例中，系统100可用W使用顶窗层的低薄层电阻监测LED结构103中的 电致发光，如本文进一步描绘。此类测量可基于:使用强度调制光光学地激励L邸结构103的 区域(使用光307照明所述区域而引起）；及监测照明区域307外部的电致发光及肝V信号。
[0115] 图3A及相关图中所描绘的此测量过程的基础包含:监测由光致发光激励诱发的空 间解析电致发光。Μ. F.舒伯特(M. F. Shubed)已在由GaInN/GaN发光二极管中的光致发光激 励诱发的电致发光，《应用物理快报》，95,191105(2009KElecholuminescence Induced by Photoluminescence Excitation in GaInN/GaN Light Emitting Diodes, Appl. I%ys丄ett.，95，191105(2009))中的例如GaInN/GaN L邸结构的结构中观察到由照明 区域外部的额外载流子的光致发光激励及电漂移诱发的电致发光，所述文献W全文引用方 式并入本文中。V.福艾尔（V.Faifer)等人已在1994年爱下堡第24次欧洲固态元件会议会 刊，第601 页（化oceedings of 24*h ￡5506亂'94,6山扣11巧}1，口.601(1994))中描述由照明区 域外部的散布光产生的电子空穴对激发的电漂移电流，所述文献W全文引用方式并入本文 中。
[0116] 在一个实施例中，照明源110可包含环形照明源，如图3A中所展示。就此言而，照明 源110可照明环形照明区域，其环绕由第一透明电极144探测的中屯呕域。就此而言，L抓结 构103的中屯、部分变阴暗，运是因为其未由来自照明源110的照明307暴露。本文中应注意， 在此实施例中，照明源110不受限于环形形状且可采用所属领域中已知的任何适合形状，例 如(但不限于）圆环、正方形环、多边形环、楠圆环及类似物。此外，照明源110可由用W在LED 结构103上离散地(例如照明点系列）或连续地形成环绕阴影区域304的照明图案的多个照 明源形成。
[0117] 在另一实施例中，第一结光电压测量单元106的第一透明电极从发光二极管结构 304的未暴露或阴影化区域304测量未暴露的结光电压信号。
[0118] 在另一实施例中，系统100包含第二结光电压测量单元303,其包含接近Lm)结构 103而定位的第二透明电极302。在一个实施例中，第二透明电极302包围第一透明电极144。 在另一实施例中，第二透明电极302从第一透明电极144外部的Lm)结构的照明区域307测量 暴露的结光电压信号。
[0119] 在一个实施例中，第二透明电极302可相对于第一透明电极144而同屯、布置，如图 3A中所展示。举例来说，第二透明电极302可具有环形形状。例如，第一电极144可具有圆盘 形状，而第二电极302具有环绕中屯、第一电极144的圆环形状。本文中应注意，第二透明电极 302不受限于圆环形状且可采用所属领域中已知的任何适合形状，例如(但不限于）圆环、正 方形环、多边形环、楠圆环等等。
[0120] 在另一实施例中，第二结光电压测量单元303包含一或多个信号处理元件。举例来 说，第二结光电压测量单元303可包含（但不限于）前置放大器306或解调器及/或检测器 308,解调制器及/或检测器308禪合到控制器108。
[0121] 在另一实施例中，发光测量单元104的光学传感器122从未暴露于来自照明源110 的强度调制光301的LED结构103的阴影区域304测量电致发光强度。
[0122] 在另一实施例中，控制器108通信地禪合到发光测量单元104、第一结光电压测量 单元106、第二结光电压测量单元303W及照明单元102。就此而言，控制器108可W类似于本 文先前所描述的方式的方式从系统100的各种装置接收测量结果且提供各种控制功能及测 量输出结果。在一个实施例中，控制器108控制来自照明源110的光307的一或多个特性。在 另一实施例中，控制器108从发光测量单元104(例如单元104的光学传感器122)接收电致发 光信号的一或多个测量。在另一实施例中，控制器108从第一结光电压测量单元106(例如结 光电压测量单元106的第一透明电极144)接收未暴露的结光电压信号的一或多个测量。在 另一实施例中，控制器108从第二结光电压测量单元303(例如结光电压测量单元303的第二 透明电极302)接收暴露的结光电压信号的一或多个测量。在另一实施例中，如本文进一步 所描述，控制器108使用测量的未暴露结光电压信号(来自单元106)及测量的暴露结光电压 (来自单元303)确定LED结构103的光电流密度化。在另一实施例中，如本文进一步所描述， 控制器108基于来自第一透明电极144的一或多个额外结光电压测量及来自第二透明电极 302的一或多个额外结光电压测量确定Lm)结构103的正向电压Vf。在另一实施例中，如本文 进一步所描述，控制器108使用来自LED结构103的未暴露区域304的测量电致发光强度、LED 结构103的确定光电流密度化或二极管结构103的确定正向电压Vf中的一或多者确定Lm)结 构103的I犯。
[0123] 图3B描绘根据本发明的一个实施例的电致发光产生所设及的机构的概念图。在一 个实施例中，照明源110在阴影区域304外部的作用层309内产生电子310及空穴312。此外， 电场使电子310与空穴312分离且使其朝向η层313及P层311移动。接着，载流子横向地漂移 到阴影区域304中。另外，当将电子310及空穴312注入到作用层309中时，阴影区域304中的 额外电子及空穴产生正向偏压。接着，电子及空穴重组，且电致发光314被产生且可(但非必 需）由透镜115收集，从而导致化信号输出126。
[0124] 在一个实施例中，如本文先前所提及，系统100可经由照明Lm)结构103的阴影区域 304外部的区域且使用透镜115及传感器122收集及检测来自阴影区域304的电致发光来监 测电致发光。在一个实施例中，可通过使用透明电极144测量正向电压Vf及注入电流化来确 定内部量子效率。在另一实施例中，可通过施加来自照明源110的光脉冲(其具有与光致发 光信号相同的强度)且基于使用透明电极144获取的肝V信号测量正向电压的幅值来测量正 向电压。本文中应注意，可通过使用由电极144拾取的肝V信号Vi及由电极302拾取的JPV信 号V2及W下关系测量光电流密度化：
[0125] (6)
[0126] 其中Si、ri及S2J2分别表示内电极144及外电极302(呈圆形几何形状）的面积及半 径，且化表示Lm)结构103的顶层的薄层电阻。如本文先前所提及，可使用电致发光强度Ielo、 正向电压Vf、光电流化及上文所提供的公式(2)确定电致发光I犯。
[0127] 图3C及3D说明根据本发明的一个实施例的装配有管结构320的系统100。在一个实 施例中，管结构320插入穿过开口，所述开口穿过透镜115。管结构320用W使来自照明源110 的照明322与受激电致发光照明323分离。就此而言，管结构320允许使用第二透明电极302 测量肝V信号且测量电致发光信号323,两种测量在照明区域322外部进行。在一个实施例 中，管结构320可包含金属管。在另一实施例中，管结构320包含非金属管。
[0128] 图3D描绘根据本发明的一个实施例的图3C中所描绘的电致发光产生所设及的机 构的概念图。在一个实施例中，照明源110在照明区域322外部的作用层309内产生电子310 及空穴312。此外，电场使所述电子310与空穴312分离且使其朝向η层310及P层311移动。接 着，载流子在照明区域322外部横向地漂移。另外，当将电子310及空穴312注入到作用层309 中时，照明区域322外部的额外电子及空穴产生正向偏压。接着，电子及空穴重组，且电致发 光314被产生且可（但非必需）由透镜115收集，运导致电致发光信号323(在管结构320外 部)。
[0129] 在一个实施例中，系统100可经由照明第一透明电极144下方的L抓结构103的区域 322且使用透镜115及传感器122收集及检测来自暴露区域322外部的区域的电致发光来监 测电致发光。如本文先前所提及，管结构320允许系统100使用透明电极144及环形电极302 测量一或多个肝V信号，其中使用透镜115及传感器122收集照明区域322外部的电致发光。
[0130] 本文中应再次注意，可使用由电极144拾取的JPV信号Vi及由电极302拾取的肝V信 号V2W及上文所提供的公式(6)来测量光电流化，其中Si、r成S2J2分别表示内电极144及外 电极302的面积及半径且Rs是顶层311的薄层电阻。此外，可使用电致发光强度Ielo、正向电 压Vf、光电流化及公式(2)来确定电致发光I犯。
[0131] 本文中应注意，图3C及3D中所描绘的分离机构不受限于管结构320。而是，适合于 使激励照明322与受激电致发光照明323分离的任何光学元件集合适合于本发明中的实施 方案。举例来说，禪合到照明源110的输出端的光纤可用于照明透明电极144下方的区域，同 时避免暴露于透明电极144外部的区域(在第二透明电极302下方）。本文中应注意，各种类 型的光纤束组合器可用于照明第一区域且从照明区域外部的区域收集电致发光。
[0132] 图3E及3F说明适合于在系统100中实施W用于使来自照明源110的照明与所得电 致发光照明分离的光学探针323。举例来说，如图3E中所展示，光学探针可包含：照明通道 324，其包含一或多个照明光纤325;及读取通道326，其包含一或多个读取光纤327。例如，在 图3E中所描绘的情况下，照明光纤325可暴露环形电极302下方的晶片的区域，而读取光纤 327可从中屯、透明电极144下方的Lm)结构103的区域收集电致发光。举例来说，如图3F中所 展示，照明通道324可包含任何数目个照明光纤325(例如1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8 个等等），而读取通道326可包含任何数目个读取光纤327(例如1个、2个、3个、4个、5个、6个、 7个、8个等等）。
[0133] 本文中应注意，图3E中所描绘的配置不具限制性。举例来说，尽管未展示，但照明 及读取通道可经颠倒使得照明通道324照明中屯、电极144下方的Lm)结构103的区域，而读取 通道326从环形电极302下方的L邸结构103的区域收集电致发光。
[0134] 图3G说明描绘非接触电致发光强度与接触电致发光强度之间的关系的曲线图 330。如曲线图330中所展示，类似条件下所测量的非接触电致发光强度与接触电致发光强 度之间存在明显对应性，其由数据(及拟合)332表示。
[0135] 图4A说明描绘根据本发明的一或多个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无 接触测量的方法400的流程图。本文中应认识到，方法400的步骤中的一或多者可由系统100 的组件及实施例中的一或多者实施。然而，应注意，方法400不受限于系统100的结构限制。
[0136] 步骤402使用强度调制光照明发光二极管结构的表面的照明区域，如本文先前所 描述。
[0137] 步骤404使用发光传感器122从未暴露于强度调制光的发光二极管结构104的区域 测量由光载流子漂移诱发的电致发光强度。举例来说，如图3A及3B中所展示，照明源110及 传感器122可经布置使得存在未暴露于光307的阴影区域304。就此而言，传感器122可用于 拾取由光载流子漂移(例如来自暴露区域的漂移（图3B中所展示））激发的任何电致发光信 号 126。
[0138] 步骤406使用定位于未暴露区域内且接近发光二极管结构的表面的第一透明电极 144从发光二极管结构的未暴露区域304测量未暴露的结光电压信号。举例来说，如图3A中 所展示，第一透明电极144(例如中屯、圆形电极)可从Lm)结构103的未暴露区域测量结光电 压信号。
[0139] 步骤408使用第一透明电极144外部的第二透明电极302从发光二极管结构103的 照明区域307测量暴露的结光电压信号。举例来说，如图3A中所展示，第二透明电极302(例 如环绕中屯、电极的环形电极)可从LED结构103的暴露区域307测量结光电压信号。本文中应 注意，第一透明电极及第二透明电极两者都可被安置于透明元件143上（例如，被安置于透 明元件的底部上）。
[0140] 步骤410使用测量的未暴露结光电压及测量的暴露结光电压确定发光二极管结构 的光电流密度。举例来说，控制器108可使用测量的未暴露结光电压及测量的暴露结光电极 及上文所描述的方程式(6)测量发光二极管结构103的光电流密度。
[0141] 步骤412测量发光二极管结构的正向电压。在一个实施例中，通过W下每一者测量 正向电压VF:(i)使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构的表面；（ii)使用第一透明电极 144测量第一结光电压信号；（iii)使用第二透明电极302测量第二结光电压信号;及（iii) 使用所述第一结光电压信号及所述第二结光电压信号确定发光二极管结构103的正向电压 Vf。本文先前已描述用于在此背景中确定正向电压Vf的程序。
[0142] 步骤414使用来自发光二极管结构的未暴露区域的测量电致发光强度、发光二极 管结构的确定光电流密度或二极管结构的测量正向电压确定发光二极管结构的内部量子 效率。举例来说，控制器108可基于测量及确定值、电致发光强度、光电流及/或测量正向电 压及本文先前所描述的方程式(2)确定I犯。
[0143] 图4B说明描绘根据本发明的一或多个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无 接触测量的方法420的流程图。本文中应认识到，方法420的步骤中的一或多者可由系统100 的组件及实施例中的一或多者实施。然而，应注意，方法400不受限于系统100的结构限制。
[0144] 步骤422使用强度调制光照明发光二极管结构的表面的照明区域，如本文先前所 描述。
[0145] 步骤424从未暴露于强度调制光的发光二极管的区域测量由光载流子漂移诱发的 电致发光强度，如本文先前所描述。
[0146] 步骤426使用第一透明电极144从发光二极管结构的暴露区域测量暴露的结光电 压信号。举例来说，如图3C中所展示，第一透明电极144(例如中屯、圆形电极)可从Lm)结构 103的暴露区域322测量结光电压信号。
[0147] 步骤428使用包围第一透明电极的第二透明电极从发光二极管结构的照明区域测 量未暴露的结光电压信号。举例来说，如图3C中所展示，第二透明电极302(例如环绕中屯、电 极的环形电极)可从LED结构103的未暴露区域测量结光电压信号。本文中应再次注意，第一 透明电极及第二透明电极两者可被安置于透明元件143上(例如，被安置于透明元件的底部 上)。
[0148] 步骤430使用测量的未暴露结光电压及测量的暴露结光电压确定发光二极管结构 的光电流密度，如本文先前所描述。
[0149] 步骤432测量发光二极管结构的正向电压，如本文先前所描述。
[0150] 步骤434确定发光二极管结构的内部量子效率，如本文先前所描述。
[0151] 图4C说明描绘根据本发明的一或多个实施例的用于LED结构的一或多个特性的无 接触测量的方法440的流程图。本文中应认识到，方法440的步骤中的一或多者可由系统100 的组件及实施例中的一或多者实施。然而，应注意，方法400不受限于系统100的结构限制。
[0152] 步骤442使用强度调制光照明发光二极管结构的表面的照明区域，如本文先前所 描述。步骤444测量所述强度调制光的强度，如本文先前所描述。步骤446从未暴露于所述强 度调制光的所述发光二极管结构的区域测量由光载流子漂移诱发的电致发光强度，如本文 先前所描述。
[0153] 步骤448通过比较电致发光强度Iel与调制光的强度Ιεχ来确定电致发光效率。举例 来说，控制器108可通过比较从传感器122接收的电致发光信号的强度与来自照明源110的 调制光的已知或测量强度(来自传感器121)来确定电致发光效率。例如，控制器108可通过 计算Iel与Ιεχ之间的比率来比较电致发光强度Iel与调制光的强度Ιεχ。在另一实例中，控制器 108可通过计算Iel与Ιεχ之间的差值来比较电致发光强度Iel与调制光的强度Ιεχ。
[0154] 应进一步认识到，控制器108可执行贯穿本发明所描述的各种方法中的任何者的 一或多个步骤。就此而言，所掲示的方法可被实施为一组程序指令。此外，应理解，所掲示方 法中的步骤的特定顺序或层级是示范性方法的实例。应理解，基于设计偏好，方法中的步骤 的特定顺序或层级可经重新布置，同时保持于本发明的精神及范围内。随附方法主张 W样 本顺序呈现各种步骤的元素，且不一定意味着受限于所呈现的特定顺序或层级。
[0155] 在一个实施例中，控制器108包含一或多个处理器及存储器（例如非暂时性存储 器）。控制器108的所述一或多个处理器可包含所属领域中已知的任何一或多个处理元件。 一般来说，术语"处理器"可经广义定义W涵盖具有一或多个处理元件的任何装置，所述一 或多个处理元件执行来自非暂时性存储器媒体的程序指令。所述一或多个处理器可包含经 配置W执行软件算法及/或程序指令的任何微处理器型装置。在一个实施例中，所述一或多 个处理器可包含桌上型计算机、大型计算机系统、工作站、图像计算机、平行处理器或其它 计算机系统(例如网络计算机）中的任何一者，其经配置W执行经配置W操作系统100的一 组程序指令，如贯穿本发明所描述。应认识到，可由单一控制器或替代地由多个控制器实施 贯穿本发明所描述的步骤。所述存储器可包含所属领域中已知的任何存储媒体，其适合于 存储可由控制器108中的相关联的一或多个处理器执行的程序指令。举例来说，所述存储器 可包含（但不限于）只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置（例如磁盘）、磁 带、固态驱动器及类似物。本文中应注意，在另一实施例中，所述存储器经配置W存储来自 系统100的各种子系统中的一或多者的一或多个结果。在另一实施例中，可相对于处理器及 控制器108的物理位置而远程地定位所述存储器。例如，控制器108的所述一或多个处理器 可存取可通过网络(例如因特网、内联网及类似物)存取的远程存储器(例如服务器）。
[0156] 本文所描述的所有方法可包含:将方法实施例中的一或多个步骤的结果存储于存 储媒体中。所述结果可包含本文所描述的结果中的任何者且可W所属领域中已知的任何方 式存储。所述存储媒体可包含本文所描述的任何存储媒体或所属领域中已知的任何其它适 合存储媒体。在已存储所述结果之后，所述结果可在所述存储媒体中存取且由本文所描述 的方法或系统实施例中的任何者使用、经格式化W对用户显示、由另一软件模块、方法或系 统使用，等等。此外，可"永久地"、"半永久地"、暂时性地或在一段时间内存储所述结果。举 例来说，所述存储媒体可为随机存取存储器(RAM),且所述结果可不一定无限期地保存于所 述存储媒体中。
[0157] 进一步预期，上文所描述的方法的实施例中的每一者可包含本文所描述的任何其 它方法的任何其它步骤。另外，可由本文所描述的系统中的任何者执行上文所描述的方法 的实施例中的每一者。
[0158] 所属领域的技术人员应了解，存在本文所描述的过程及/或系统及/或其它技术可 由其实现的各种媒介物(例如硬件、软件及/或固件），且优选媒介物将随着其中部署所述过 程及/或系统及/或其它技术的背景而变化。举例来说，如果实施者确定速度及准确度最为 重要，那么实施者可选择W硬件及/或固件为主的媒介物;替代地，如果灵活性最为重要，那 么实施者可选择W软件为主的实施方案;或替代地，所述实施者可选择硬件、软件及/或固 件的某一组合。因此，存在本文所描述的过程及/或装置及/或其它技术可由其实现的若干 可能媒介物，所述媒介物中的任何者本质上不优于其它媒介物，运是因为待利用的任何媒 介物是取决于其中部署所述媒介物的背景及实施者的特定关注点（例如速度、灵活性或可 预测性）的选择，所述背景及所述关注点中的任何者可变化。所属领域的技术人员应认识 到，实施方案的光学方面通常将运用经光学定向的硬件、软件及/或固件。
[0159] 应相信，将根据先前描述理解本发明及其许多伴随优点，且应明白，可在不脱离所 掲示的标的物的情况下或在不牺牲其所有材料优点的情况下对元件的形式、构造及布置作 出各种改变。所描述的形式仅具解释性，且所附权利要求书希望涵盖及包含此类改变。此 夕h应理解，本发明由所附权利要求书界定。
【主权项】
1. 一种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的设备，其包括： 照明单元，其包含用于使用所选择强度幅值的光照明包含发光二极管结构的衬底的照 明区域的照明源，所述光包含强度调制光或脉冲光中的至少一者，所述光适合于激发所述 照明区域的所述发光二极管结构的至少第一区域内的光致发光； 发光测量单元，其包含经配置以从所述照明区域内的所述LED结构的所述第一区域测 量发光信号的至少一个光学传感器； 结光电压测量单元，其包含接近所述发光二极管结构而定位且经配置以将光从所述照 明源传输到所述LED结构的所述第一区域的至少第一透明电极，其中所述第一透明电极经 配置以测量与所述照明区域内的所述第一区域对应的所述发光二极管结构的结光电压信 号，其中所述第一电极的区域小于由所述照明单元照明的所述照明区域； 控制器，其通信地耦合到至少所述发光测量单元、所述结光电压测量单元及所述照明 单元，所述控制器经配置以： 控制来自所述照明源的所述光的一或多个特性； 从所述发光测量单元接收所述发光信号的一或多个测量； 从所述结光电压测量单元接收所述结光电压信号的一或多个测量； 基于所述发光信号的所述所接收的一或多个测量的一或多个特性及所述结光电压信 号的所述所接收的一或多个测量的一或多个特性确定所述发光二极管结构的内部量子效 率或内部注入效率中的至少一者。2. 根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器经进一步配置以： 使用来自所述发光区域的所述发光二极管结构的确定结光电压正向电压、所述发光二 极管结构的光电流密度或所述发光信号的电致发光分量的强度中的至少一者确定所述发 光二极管结构的内部量子效率或内部注入效率中的至少一者。3. 根据权利要求1所述的设备，其中所述照明源包括： 照明源，其经配置以发射以所选择调制频率调制的光。4. 根据权利要求1所述的设备，其中所述照明源： 照明源，其经配置以发射具有所选择量值及脉冲持续时间的脉冲光。5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述照明源： 发光二极管、激光器或滤波闪光灯中的至少一者。6. 根据权利要求1所述的设备，其中所述结光电压测量单元进一步包含： 一或多个信号处理元件。7. 根据权利要求6所述的设备，其中所述一或多个信号处理元件包括： 前置放大器或检测器中的至少一者。8. 根据权利要求1所述的设备，其中所述发光测量单元进一步包含： 一或多个信号处理元件。9. 根据权利要求8所述的设备，其中所述一或多个信号处理元件包括： 前置放大器或检测器中的至少一者。10. 根据权利要求1所述的设备，其中包含发光二极管结构的所述衬底被安置于夹盘 上。11. 根据权利要求10所述的设备，其进一步包括： 信号产生器，其经由开关电耦合到所述夹盘。12. 根据权利要求1所述的设备，其中所述发光信号的所述一或多个特性包括： 所述发光信号的瞬态或所述发光信号的幅值中的至少一者。13. 根据权利要求1所述的设备，其中所述结光电压信号的所述一或多个特性包括： 所述结光电压信号的瞬态或所述结光电压信号的幅值中的至少一者。14. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括： 透明元件，其经配置以固定至少所述第一透明电极。15. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括： 至少一个导电垫，其将所述发光二极管结构的P层电耦合到所述发光二极管结构的η 层。16. 根据权利要求1所述的设备，其进一步包括： 额外电极，其安置于垂直台上且接近所述发光二极管结构而定位。17. -种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的设备，其包括： 照明单元，其包含用于使用所选择强度幅值的光照明包含发光二极管结构的衬底的照 明区域的照明源，所述光包含强度调制光或脉冲光中的至少一者，所述光适合于激发所述 照明区域的所述发光二极管结构的至少第一区域内的光致发光； 发光测量单元，其包含经配置以从未暴露于所述强度调制光的所述发光二极管结构的 区域测量电致发光强度的至少一个光学传感器； 第一结光电压测量单元，其包含接近所述发光二极管结构而定位且经配置以从所述发 光二极管结构的所述未暴露区域测量未暴露的结光电压信号的至少第一透明电极； 第二结光电压测量单元，其包含接近所述发光二极管结构而定位的至少第二透明电 极，所述第二透明电极包围所述第一透明电极且经配置以从所述第一透明电极外部的所述 发光二极管结构的所述照明区域测量暴露的结光电压信号； 控制器，其通信地耦合到至少所述发光测量单元、所述第一结光电压测量单元、所述第 二结光电压测量单元及所述照明单元，所述控制器经配置以： 控制来自所述照明源的所述光的一或多个特性； 从所述发光测量单元接收所述电致发光信号的一或多个测量； 从所述第一结光电压测量单元接收所述未暴露的结光电压信号的一或多个测量； 从所述第二结光电压测量单元接收所述暴露的结光电压信号的一或多个测量； 使用所述测量的未暴露结光电压及所述测量的暴露结光电压确定所述发光二极管结 构的光电流密度； 基于来自所述第一透明电极的一或多个额外结光电压测量及来自所述第二透明电极 的一或多个额外结光电压测量确定所述发光二极管结构的正向电压;及 使用来自所述发光二极管结构的所述未暴露区域的所述测量电致发光强度、所述发光 二极管结构的所述确定光电流密度或所述发光二极管结构的所述确定正向电压中的至少 一者确定所述发光二极管结构的内部量子效率。18. 根据权利要求17所述的设备，其中所述照明源使用具有环形形状的照明区域照明 所述发光二极管结构，其中所述照明区域的中心区域未暴露于来自所述照明源的所述照 明。19. 根据权利要求17所述的设备，其中所述照明源包括： 照明源，其经配置以发射以所选择调制频率调制的光。20. 根据权利要求17所述的设备，其中所述照明源： 照明源，其经配置以发射具有所选择量值及脉冲持续时间的脉冲光。21. 根据权利要求17所述的设备，其中所述照明源： 发光二极管、激光器或滤波闪光灯中的至少一者。22. 根据权利要求17所述的设备，其中所述第一结光电压测量单元或所述第二结光电 压单元中的至少一者进一步包含： 一或多个信号处理元件。23. 根据权利要求22所述的设备，其中所述一或多个信号处理元件包括： 前置放大器或检测器中的至少一者。24. 根据权利要求17所述的设备，其中所述发光测量单元进一步包含： 一或多个信号处理元件。25. 根据权利要求24所述的设备，其中所述一或多个信号处理元件包括： 前置放大器或检测器中的至少一者。26. 根据权利要求17所述的设备，其中包含发光二极管结构的所述衬底被安置于夹盘 上。27. 根据权利要求26所述的设备，其进一步包括： 信号产生器，其经由开关电耦合到所述夹盘。28. 根据权利要求17所述的设备，其进一步包括： 透明元件，其经配置以固定所述第一透明电极或所述第二透明电极中的至少一者。29. 根据权利要求17所述的设备，其进一步包括： 至少一个导电垫，其将所述发光二极管结构的P层电耦合到所述发光二极管结构的η 层。30. 根据权利要求17所述的设备，其进一步包括： 额外电极，其安置于垂直台上且接近所述发光二极管结构而定位。31. -种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的设备，其包括： 照明单元，其包含使用所选择强度幅值的光照明包含发光二极管结构的衬底的照明区 域的照明源，所述光包含强度调制光或脉冲光中的至少一者，所述光适合于激发所述照明 区域的所述发光二极管结构的至少第一区域内的光致发光； 发光测量单元，其包含经配置以从未暴露于所述强度调制光的所述发光二极管结构的 区域测量电致发光强度的至少一个光学传感器； 第一结光电压测量单元，其包含接近所述发光二极管结构而定位且经配置以从所述发 光二极管结构的所述暴露区域测量暴露的结光电压信号的至少第一透明电极； 第二结光电压测量单元，其包含接近所述发光二极管结构而定位的至少第二透明电 极，所述第二透明电极包围所述第一透明电极且经配置以从所述第一透明电极外部的所述 发光二极管结构的所述照明区域测量未暴露的结光电压信号； 控制器，其通信地耦合到至少所述发光测量单元、所述第一结光电压测量单元、所述第 二结光电压测量单元及所述照明单元，所述控制器经配置以： 控制来自所述照明源的所述光的一或多个特性； 从所述发光测量单元接收所述电致发光信号的一或多个测量； 从所述第一结光电压测量单元接收所述暴露的结光电压信号的一或多个测量； 从所述第二结光电压测量单元接收所述未暴露的结光电压信号的一或多个测量； 使用所述测量的未暴露结光电压及所述测量的暴露结光电压确定所述发光二极管结 构的光电流密度； 基于来自所述第一透明电极的一或多个额外结光电压测量及来自所述第二透明电极 的一或多个额外结光电压测量确定所述发光二极管结构的正向电压;及 使用来自所述发光二极管结构的所述未暴露区域的所述测量电致发光强度、所述发光 二极管结构的所述确定光电流密度或所述发光二极管结构的所述确定正向电压中的至少 一者确定所述发光二极管结构的内部量子效率。32. 根据权利要求31所述的设备，其进一步包括： 管结构，其经布置以使照明从所述照明源传递到所述发光二极管结构的表面且使来自 所述照明源的照明与所述电致发光分离。33. 根据权利要求32所述的设备，其中所述照明源使用具有圆形形状的照明区域照明 所述发光二极管结构，其中所述照明区域的中心区域暴露于来自所述照明源的所述照明。34. 根据权利要求31所述的设备，其进一步包括： 一或多个光纤，其耦合到所述照明源的输出端且经布置以照明所述发光二极管结构的 所述表面且使来自所述照明源的照明与所述电致发光分离。35. -种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的方法，其包括： 使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构的表面的照明区域； 使用发光传感器从所述照明区域内的发光区域测量发光信号的瞬态； 使用定位于所述照明区域内且接近所述发光二极管结构的所述表面而定位的透明电 极从所述照明区域内的所述发光区域测量结光电压信号的瞬态； 从所述发光区域确定所述发光二极管结构的结光电压正向电压； 确定所述发光二极管结构的光电流密度； 确定所述发光信号的电致发光分量的强度;及 使用来自所述发光区域的所述发光二极管结构的所述确定结光电压正向电压、所述发 光二极管结构的所述光电流密度或所述发光信号的所述电致发光分量的所述强度中的至 少一者确定所述发光二极管结构的内部量子效率或内部注入效率中的至少一者。36. 根据权利要求35所述的方法，其中基于使用所述透明电极从所述发光区域测量的 所述结光电压信号的幅值确定所述发光区域的所述结光电压正向电压。37. 根据权利要求35所述的方法，其中所述确定所述LED结构的光电流密度包括： 确定所述JPV信号的所述瞬态在所述JPV信号的前沿处的导数； 获取所述LED结构的p-n结的电容;及 使用所述JPV信号的所述瞬态在所述JPV信号的前沿处的所述导数及所述LED结构的所 述p-n结的所述电容计算所述LED结构的所述光电流密度。38. 根据权利要求35所述的方法，其中所述确定所述发光信号的电致发光分量的强度 包括： 基于所述结光电压的所述瞬态将具有与低于所述电致发光信号的接通电压的所述结 光电压正向电压对应的第一时间间隔的脉冲照明施加到所述发光二极管结构； 基于所述结光电压的所述瞬态将具有与高于所述电致发光信号的所述接通电压的所 述结光电压正向电压对应的第二时间间隔的脉冲照明施加到所述发光二极管结构;及 通过计算所述第二时间间隔期间获取的第一发光信号与所述第一时间间隔期间获取 的第二发光信号之间的差值确定所述发光信号的所述电致发光分量的所述强度。39. 根据权利要求35所述的方法，其中所述确定所述发光信号的电致发光分量的强度 包括： 在终止所述发光二极管结构的所述照明之后，即刻识别所述发光信号的衰变的所选择 时间之后的所述发光信号的值。40. 根据权利要求35所述的方法，其中所述确定所述发光信号的电致发光分量的强度 包括： 建立所述一或多个光脉冲的持续时间以便使用具有足以在正向电压高于电致发光接 通电压时建立稳态条件的第一持续时间的一或多个第一光脉冲照明所述照明区域； 建立所述一或多个光脉冲的持续时间以便使用具有比所述第一持续时间短且足以在 所述正向电压低于所述电致发光接通电压时建立非稳态条件的第二持续时间的一或多个 第二光脉冲照明所述照明区域;及 通过计算在使用所述一或多个第一光脉冲的照明期间获取的第一发光强度与在使用 所述一或多个第二光脉冲的照明期间获取的第二发光强度之间的所述差值确定所述电致 发光信号分量的所述强度。41. 一种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的方法，其包括： 使用一或多个光脉冲照明发光二极管结构的表面的照明区域； 使用发光传感器从所述发光二极管结构的所述照明区域内的发光区域测量发光信号 的瞬态； 从所述发光二极管结构确定所述发光信号的所述测量瞬态的第一时间处的第一发光 强度； 从所述发光二极管结构确定不同于所述发光信号的所述测量瞬态的所述第一时间的 第二时间处的第二发光强度;及 使用所述第一发光强度及所述第二发光强度从所述发光二极管结构确定所述发光信 号的所述电致发光分量的强度。42. 根据权利要求41所述的方法，其进一步包括： 使用一或多个光脉冲照明具有已知内部量子效率的校准晶片的表面的照明区域； 使用发光传感器从所述校准晶片的所述照明区域内的发光区域测量发光信号的瞬态； 从所述校准晶片确定所述发光信号的所述测量瞬态的第一时间处的第一发光强度； 从所述校准晶片确定不同于所述发光信号的所述测量瞬态的所述第一时间的第二时 间处的第二发光强度； 基于所述第一发光强度及所述第二发光强度从所述校准晶片确定所述发光信号的所 述电致发光分量的强度;及 使用来自所述发光二极管结构的所述电致发光分量的所述强度、来自所述校准晶片的 所述电致发光分量的所述强度及所述校准晶片的所述已知内部量子效率确定所述发光二 极管结构的内部量子效率。43. -种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的方法，其包括： 使用第一脉冲持续时间的一或多个第一光脉冲照明发光二极管结构的表面的照明区 域； 使用第二脉冲持续时间的一或多个第二光脉冲照明所述发光二极管结构的所述表面 的所述照明区域； 从由所述一或多个第一光脉冲激发的所述发光二极管结构测量第一发光强度； 从由所述一或多个第二光脉冲激发的所述发光二极管结构测量第二发光强度;及 基于所述第一发光强度及所述第二发光强度从所述发光二极管结构确定所述发光信 号的所述电致发光分量的强度。44. 根据权利要求43所述的方法，其进一步包括： 使用第一脉冲持续时间的一或多个第一光脉冲照明具有已知内部量子效率的校准晶 片的表面的照明区域； 使用第二脉冲持续时间的一或多个第二光脉冲照明所述校准晶片的所述表面的所述 照明区域； 从由所述一或多个第一光脉冲激发的所述校准晶片测量第一发光强度； 从由所述一或多个第二光脉冲激发的所述校准晶片测量第二发光强度； 基于所述第一发光强度及所述第二发光强度从所述校准晶片确定所述发光信号的所 述电致发光分量的强度;及 使用来自所述发光二极管结构的所述电致发光分量强度、来自所述校准晶片的所述电 致发光分量的所述强度及所述校准晶片的所述已知内部量子效率确定所述发光二极管结 构的内部量子效率。45. -种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的方法，其包括： 使用强度调制光照明发光二极管结构的表面的照明区域； 使用发光传感器从未暴露于所述强度调制光的所述发光二极管的区域测量由光载流 子漂移诱发的电致发光强度； 使用定位于所述未暴露区域内且接近所述发光二极管结构的所述表面而定位的第一 透明电极从所述发光二极管结构的所述未暴露区域测量未暴露的结光电压信号； 使用所述第一透明电极外部、定位于所述照明区域内且接近所述发光二极管结构的所 述表面而定位的第二透明电极从所述发光二极管结构的所述照明区域测量暴露的结光电 压信号； 使用所述测量的未暴露结光电压及所述测量的暴露结光电压确定所述发光二极管结 构的光电流密度； 测量所述发光二极管结构的正向电压;及 使用来自所述发光二极管结构的所述未暴露区域的所述测量电致发光强度、所述发光 二极管结构的所述确定光电流密度或所述二极管结构的所述测量正向电压中的至少一者 确定所述发光二极管结构的内部量子效率。46. 根据权利要求45所述的方法，其中所述测量所述发光二极管结构的正向电压包括： 使用一或多个光脉冲照明所述发光二极管结构的所述表面； 使用所述第一透明电极测量第一结光电压信号； 使用所述第二透明电极测量第二结光电压信号;及 使用所述第一结光电压信号及所述第二结光电压信号确定所述发光二极管结构的所 述正向电压。47. -种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的方法，其包括： 使用强度调制光照明发光二极管结构的表面的照明区域； 使用发光传感器从未暴露于所述强度调制光的所述发光二极管的区域测量由光载流 子漂移诱发的电致发光强度； 使用定位于所述暴露区域内且接近所述发光二极管结构的所述表面而定位的第一透 明电极从所述发光二极管结构的所述暴露区域测量暴露的结光电压信号； 使用包围所述第一透明电极且接近所述发光二极管结构的所述表面的第二透明电极 从所述发光二极管结构的所述照明区域测量未暴露的结光电压信号； 使用所述测量的未暴露结光电压及所述测量的暴露结光电压确定所述发光二极管结 构的光电流密度； 测量所述发光二极管结构的正向电压;及 使用来自所述发光二极管结构的所述未暴露区域的所述测量电致发光强度、所述发光 二极管结构的所述确定光电流密度或所述二极管结构的所述测量正向电压中的至少一者 确定所述发光二极管结构的内部量子效率。48. -种用于发光二极管结构的一或多个特性的无接触测量的方法，其包括： 使用强度调制光照明发光二极管结构的表面的照明区域； 测量所述强度调制光的强度； 使用发光传感器从未暴露于所述强度调制光的所述发光二极管结构的区域测量由光 载流子漂移诱发的电致发光强度;及 通过比较所述电致发光强度与所述调制光的所述强度确定电致发光效率。
【文档编号】G01R31/26GK105829902SQ201480057422
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年9月13日
【发明人】V·N·法伊费尔
【申请人】科磊股份有限公司