一种利用电致发光谱测量氮化物led内量子效率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种测量氮化物LED内量子效率的方法，包括如下步骤：制作多个氮化物LED测试样品，使之自下至上依次为衬底、n型层、有源区、p型层和ITO层；从各测试样品表面到n型层刻蚀出一个台面，在该台面上蒸镀上n电极，在ITO层表面蒸镀p电极，在除电极外四周其它区域蒸镀一层光吸收抑制层，在各测试样品表面中心位置光刻出一定孔径的出光孔；计算测试样品的光提取效率；利用积分球测量各测试样品，获得在不同电流密度下的不同孔径内的光功率；通过光功率计算测试样品的外量子效率，并通过所得到的光提取效率计算内量子效率。本发明能够消除光致发光谱测量内量子效率带来的负面影响。
【专利说明】一种利用电致发光谱测量氮化物LED内量子效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体LED测试【技术领域】，具体涉及一种利用电致发光谱测量氮化物LED内量子效率的方法。本发明可适用于蓝光、绿光、紫光和紫外光等所有氮化物LED内量子效率的测量。
【背景技术】
[0002]如何准确的测量氮化物LED的内量子效率一直是目前LED发展的一个重要课题。很多因素影响了载流子如何电注入到有源区，如何通过辐射复合和非辐射复合释放出能量，以及光子如何出射到外界和内部多次反射消散所占的比例。目前国内外还没有一种方法可以准确的测出LED的内量子效率。当前国内外通用的方法是采用变温光致发光谱测量内量子效率:假定低温下光子相关的非辐射复合被抑制，光子完全以辐射复合的形式释放。这就需要假定吸收系数，注入效率和提取效率不随温度变化而改变。而且最关键的是要忽略光致发光和电致发光本质的区别:载流子注入到有源区的机制，电注入引起的偏压现象，发光波长和半高宽的区别，以及极性材料中量子斯塔克效应引起的波函数的重叠。因此，通过一种好的方法来去测量氮化物LED的内量子效率，消除上述影响，使其接近真实值具有重要意义。
【发明内容】
[0003](一 )要解决的技术问题
[0004]本发明所要解决的技术问题是通过电注入的方法测量内量子效率。现有的氮化物LED内量子效率的测量方法主要通过变温光致发光谱测量内量子效率，其注入载流子为光子，通过激光注入实现。这种方法忽略了电注入效率和光注入效率的区别，可能带来一定的误差。
[0005]( 二 )技术方案
[0006]为解决上述技术问题，本发明提出一种测量氮化物LED内量子效率的方法，包括如下步骤:S1、制作多个氮化物LED测试样品，每个测试样品自下至上依次为衬底、η型层、有源区、P型层和ITO层；从r所述LED测试样品表面到η型层刻蚀出一个台面，在该台面上蒸镀上η电极，在ITO层表面蒸镀P电极，在除电极外四周其它区域蒸镀一层光吸收抑制层；S2、在各所述LED测试样品表面中心位置光刻出一定孔径的出光孔，各所述测试样品的出光孔孔径不同；S3、计算所述各氮化物LED测试样品的光提取效率；S4、利用积分球测量所述氮化物LED测试样品，获得在不同电流密度下的不同孔径内的光功率；S5、过步骤S4测量得到的光功率计算所述氮化物LED测试样品的外量子效率，并通过所得到的光提取效率计算内量子效率。
[0007]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述有源区为I?20对GaN / InGaN, AlN /AlGaN, AlGaN / GaN, InGaN / InGaN 等量子阱。
[0008]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述光吸收抑制层采用碳纳米颗粒。[0009]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述碳纳米颗粒直径为IOnm~lOOnm，厚度为IOOnm ~100 μ m。
[0010]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述出光孔的直径为ΙΟμπι~1000 μ m。
[0011]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述出光孔的直径为ΙΟμπι~500μηι。
[0012]根据本发明的一种【具体实施方式】，所述步骤S3中计算所述氮化物LED测试样品的光提取效率的公式为:
[0013]
【权利要求】
1.一种测量氮化物LED内量子效率的方法，包括如下步骤: 51、制作多个氮化物LED测试样品，所述测试样品自下至上依次为衬底、η型层、有源区、P型层和ITO层；从所述测试样品表面到η型层刻蚀出一个台面，在该台面上蒸镀上η电极，在ITO层表面蒸镀P电极，在除电极外四周其它区域蒸镀一层光吸收抑制层； 52、在各所述测试样品表面中心位置光刻出一定孔径的出光孔，各所述测试样品的出光孔孔径不同； 53、计算所述各测试样品的光提取效率； 54、利用积分球测量各所述测试样品，获得在不同电流密度下的不同孔径内的光功率； 55、通过步骤S4测量得到的光功率计算所述测试样品的外量子效率，并通过所得到的光提取效率计算内量子效率。
2.如权利要求1所述的测量氮化物LED内量子效率的方法，其特征在于，所述有源区为I ~20 对 GaN / InGaN, AlN / AlGaN, AlGaN / GaN, InGaN / InGaN 等量子阱。
3.如权利要求1所述的测量氮化物LED内量子效率的方法，其特征在于，所述光吸收抑制层采用碳纳米颗粒。
4.如权利要求3所述的测量氮化物LED内量子效率的方法，其特征在于，所述碳纳米颗粒直径为IOnm~IOOnm,厚度为 IOOnm~100 μ m。
5.如权利要求1所述的测量氮化物LED内量子效率的方法，其特征在于，所述出光孔的直径为10 μ m~1000 μ m。
6.如权利要求5所述的测量氮化物LED内量子效率的方法，其特征在于，所述出光孔的直径为10 μ m~500 μ m。
7.如权利要求1所述的测量氮化物LED内量子效率的方法，其特征在于，所述步骤S3中计算所述氮化物LED测试样品的光提取效率的公式为:
^out
rIext.二 ~
^'emit next为光提取效率，Hout为出射的光子数，Hefflit为有源区产生的光子数。
8.如权利要求1所述的测量氮化物LED内量子效率的方法，其特征在于，在步骤S5中，计算所述内量子效率的公式为
jIeqe
rIiQE = ~^
'Iext 其中，nEQE为外量子效率，nIQE为内量子效率，next为光提取效率，其中
_ POUT.q 一 POUT^ η— — hv.I ~ 1240/ 其中Pojt为光功率，q为电荷数，h为普朗克常数，V为频率，I为电流，λ为峰值波长。
【文档编号】G01M11/02GK103528802SQ201310529305
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】魏学成, 赵丽霞, 王莉, 孔庆峰, 卢鹏志, 王军喜, 曾一平, 李晋闽 申请人:中国科学院半导体研究所