一种半导体发光器件结温的测量方法_2

文档序号:8486239阅读:来源:国知局
。而本发明把结温的测量分 成了三个部分,首先是根据蓝移和红移的交汇点得到最小峰值波长λ^,再得到最小峰值波 长λ^对应的结温T^,然后是测量蓝移区结温T blue和红移区结温TMd,测试过程可设定测量 电流的最大值,最小值和步长,整个测试过程只需半小时左右,故本发明的方法步骤操作简 便,时间成本低。
[0030] 3.本发明的测量成本低廉。正向电压法测量需要恒温箱,且该恒温箱能够加载脉 冲电流,设备成本较高,而本发明只需一台光谱探测器或积分球设备即可,设备成本低廉。
【附图说明】
[0031] 图1是第一种器件在不同结温(对应于不同电流)下的电致发光光谱。
[0032] 图2是第二种器件在不同结温(对应于不同电流)下的电致发光光谱。
[0033] 图3是不同In组分下最小峰值波长λ ^所对应的结温分布图和拟合曲线。
[0034] 图4是蓝移区峰值波长偏移量(A1-Aci)所对应的结温分布图和拟合曲线。
[0035] 图5是红移区峰值波长偏移量(A2-Aci)所对应的结温分布图和拟合曲线。
【具体实施方式】
[0036] 下面对本发明作进一步详细说明。
[0037] 本发明提供的半导体发光器件结温的测量方法,通过考虑随着电流增加而产生的 蓝移效应的影响,对传统峰值波长法进行完善,并且考虑半导体器件发光区不同组分的影 响,从而与传统峰值波长法相比,提高了测量精度和效率,使其适用性更强。同时为进一步 提高精度,通过对多个具有不同波长的单波长器件或多个多波长器件的测量,来确定相关 结温函数的系数,从而达到同时具有精确性高、成本低和实用性强的效果。
[0038] 半导体发光器件的蓝移现象主要是Stark效应(QCSE)和能带填充效应引起,红移 现象主要是由于随着结温升高,能带变窄所致。为了提高测量的精度,本发明将峰值波长的 漂移分成蓝移和红移两部分,同时节能函数中包含了器件发光区的组分X。
[0039] 由于正向电压法是目前公认精度较高的方法,所以本发明以该方法作为节能函数 推导的基础。本发明可采用对多个不同波长器件(即具有不同发光区组分含量X)的测量 来确定相关节能函数的系数。同时,半导体发光器件发光区很薄(如发光二极管的发光区 的厚度在〇. 2 μπι左右),在这很薄的区域中温度被认为是均衡的。所以为了提高测量精度, 本发明也可采用对多个具有多波长器件的测量来确定相关节能函数的系数。即为了提高精 度,对多个具有不同波长(不同发光层的组分含量X)的器件的测量,可以替换为对多个可 同时发射多波长的器件进行测量来确定节能函数的系数,理论基础是多波长器件中发光区 的温度被认为是均衡。
[0040] 本发明的节能函数中不仅包含了器件发光区组分含量X,而且将结温的测量分成 了三个部分,分别是最小峰值波长值A ci(蓝移和红移的拐点)对应的结温函数TtlIf(X), 蓝移部分对应的蓝移区结温函数T blue= f(x,λ ^Xci)和红移部分对应的红移区结温函数 Ired= f(x,λ 。并且先通过对多个(彡3)具有不同波峰(不同发光层的组分含量X) 的器件的光谱进行测量并拟合,确定蓝移和红移的拐点和其对应的结温,然后分别对相应 数据进行拟合,推导出蓝移区结温函数和红移区结温函数。
[0041] 本发明的结温函数Ttl= f(x)、蓝移区结温函数Tblm= f(x,λ λ J及红移区 结温函数Tral= f(x,λ 2- λ J,具体通过以下步骤得到:
[0042] (1)准备若干颗多波长器件,其中多波长器件为光谱中有多个波峰的器件,确定每 颗多波长器件的每个波峰所对应的发光区的组分含量X ;
[0043] 或者,准备多颗不同波长的单波长器件,其中单波长器件为光谱中只有一个波峰 的器件,确定每颗单波长器件的波峰所对应的发光区的组分含量X ;
[0044] (2)采用正向电压法,确定每颗多波长器件中任意一个波峰在不同测量电流下对 应的结温,并记录该波峰在不同测量电流下对应的光谱的峰值波长;测量并记录每颗多波 长器件中其余波峰在上述不同测量电流下所对应的光谱的峰值波长,其中同一颗多波长器 件的不同波峰在同一电流下对应的结温是相等的;
[0045] 或者,采用正向电压法,确定每颗单波长器件中的波峰在不同测量电流下对应的 结温,并记录该波峰在不同测量电流下对应的光谱的峰值波长;
[0046] (3)对所有的相同波峰在同一测量电流下所测得的所有峰值波长取平均值,并且 将不同测量电流下所得到的所有平均值中的最小值记为最小峰值波长值,其中相同波峰是 指所有多波长器件或所有单波长器件中发光区组分含量相同时所对应的波峰;
[0047] (4)将不同波峰对应的发光区的组分含量作为自变量(横坐标),并将每个波峰的 最小峰值波长值电流对应的结温作为因变量(纵坐标)。通过拟合来确定相应的最小峰值 波长值对应的结温函数T tl= f(x);其中最小峰值波长值电流为步骤(3)中所有平均值中 的最小值所对应的测量电流值,即最小峰值波长值所对应的测量电流为最小峰值波长值电 流;
[0048] (5)将小于最小峰值波长值电流的测量电流记为蓝移电流,将蓝移电流中的每个 测量电流下的所有波峰的峰值波长与最小峰值波长值的差值(A 1-Xtl)作为自变量(横坐 标),将对应的测量电流下的蓝移区结温差值Λ T1作为因变量(纵坐标),通过拟合来确定 蓝移电流所对应的蓝移区结温差值函数Λ T1= f( λ ^ λ J。其中蓝移区结温差值Λ !\为蓝 移电流中某个测量电流下的结温与最小峰值波长值电流对应的结温的差值的绝对值,通过 蓝移区结温差值函数得到蓝移区结温函数T bllffi= f(x,λ λ Q) = f(x) - HA1+ λ =T0-Δ T 1;
[0049] 将大于最小峰值波长值电流的测量电流记为红移电流,将红移电流中的每个测量 电流下的所有波峰的峰值波长与最小峰值波长值的差值(A 2-Xci)作为自变量(横坐标), 将对应的测量电流下的红移区结温差值Λ T2作为因变量(纵坐标),通过拟合来确定红移 电流所对应的红移区结温差值函数Λ T2= f ( λ 2- λ J。其中红移区结温差值Λ 1~2为红移电 流中某个测量电流下的结温与最小峰值波长值电流对应的结温的差值的绝对值,通过红移 区结温差值函数得到红移区电流所对应的结温函数?; ε(1=?·(χ,λ 2- λ J =f(x)+f(X2 - λ 0) = T0+ Λ T2O
[0050] 本发明提供的半导体发光器件结温的测量方法,先确定半导体发光器件发光层的 组分含量X,并对进行发光光谱的测量,根据记录的光谱数据的峰值波长,确定蓝移和红移 的拐点,即最小峰值波长,并利用节能函数T tl= f(x)确定其对应的结温T ^。然后根据测 量的峰值波长,分别根据蓝移区结温函数Tblue= f(x,λ「λ)和红移区结温函数Tral= f(x,λ2-λ。),得出其对应的结温。
[0051] 本发明提供的半导体发光器件结温的测量方法的具体步骤如下:
[0052] (1)确定需要测量的半导体发光器件的发光区的组分含量X ;
[0053] (2)采用精度较高的光谱探测器(精度要求彡0.1 nm),测量器件在低于其正常工 作电流(〈350mA/mm2)和高于其正常工作电流(>350mA/mm 2)下的光谱(正常工作电流为 350mA/mm2),测量得到的这一系列光谱中需要包含蓝移和红移的现象,并记录不同电流下 各个光谱对应的半导体发光器件的波峰的峰值波长,其中蓝移和红移现象的交汇处的电流 间隔需取小,为〇. 1~10mA/mm2,这样能够提高精度;
[0054] (3)根据步骤(2)得到的一系列光谱,确定半导体发光器件的波峰蓝移和红移的 交汇点,该交汇点对应的峰值波长为该半导体发光器件的最小峰值波长λ ^ (拐点),该交汇 点对应的测量电流为最小峰值波长电流Itl,根据半导体发光器件的发光区的组分含量X与 半导体发光器件的最小峰值波长λ ^对应的结温T ^的关系式,即结温函数T f (X),确定 半导体发光器件的最小峰值波长λ ^对应的结温Ttl;
[0055] (4)将步骤⑵的所有测量电流中小于最小峰值波长电流Itl的测量电流记为蓝 移区电流,大于最小峰值波长电流I tl的测量电流记为红移区电流;将蓝移区电流中任意一 个测量电流I1
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