[发明专利]一种检测多量子阱发光二极管内部量子点密度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光二极管(LED)，特别是指一种检测InGaN/GaN多量子阱发光二极管内部量子点密度大小的方法。

背景技术

InGaN/GaN多量子阱(MQW)发光二极管可以发射绿光和蓝光，已在大屏幕彩色显示、汽车照明和交通信号、多媒体显示、光通讯等领域得到广泛的应用。目前，人们对其研究的热点就是最大限度的提高发光效率，以便能够达到照明光源的要求，尽早实现照明光源的绿色革命。大量研究结果已经表明，InGaN/GaN MQW LED的发光机理是载流子在由应变驰豫效应及InN和GaN的低互熔性所形成的富In的InGaN量子点内的辐射复合发光，也就是说是量子阱中量子点的三维限制发光，而不是像其他多量子阱结构的量子阱一维限制发光。这样，InGaN/GaN MQW LED的发光效率必然会受到其中量子点密度大小的影响：量子点密度越高，载流子被缺陷捕获的几率就越小，LED的发光效率就越高。因而，我们可以通过控制LED外延层的生长过程，尽量获得高密度量子点的方法来提高LED的发光效率。

然而，InGaN量子点的形成是自发的，受生长条件的影响很大。要获得最优化的高密度量子点，必须通过一系列的探索过程如：生长外延层一测量量子点密度一改进生长条件一测量量子点密度来达到。那么，找到一种能够既快速又简单测量量子点密度大小的方法尤为重要，这样才能快速的推进上述过程的进行，在短时间内获得能够生长高密度量子点的生长条件和参数，进而大幅度的提高LED的发光效率。目前，检测LED量子点密度的唯一方法就是通过高分辨率透射电子显微镜测量，但是这种方法存在着许多不足和困难：①透射电子显微镜价格昂贵，成本高；②量子点的尺寸小，要观察到量子点的密度大小，必须具有很高的分辨率，而这通常是很难达到的；③进行测量时，需要对样品进行破坏性的打磨，由于蓝宝石衬底硬度很大，测量过程耗时、耗力。因此，目前还没有一种简单、有效的测量方法。

发明内容

本发明的目的就是要提出一种能够快速、简单测量InGaN/GaN MQW LED内部量子点密度大小的方法。

本发明是通过测量InGaN/GaN MQW LED开启电压的大小来判定其内部量子点密度的大小。

本发明的具体步骤如下： 

1.将生长完成的InGaN/GaN多量子阱材料芯片，切割成普通LED芯片大小，刻蚀出N型GaN电极层，并镀制具有欧姆接触的正负电极。此步骤可按照GaN基LED器件的工业生产过程进行。

2.通过LED I-V特性曲线测量仪测得不同样品LED在相同注入电流下的I-V特性曲线。

3.通过切线外推的方法获得不同样品LED的开启电压，开启电压V_{Turn_on}与量子点密度N_QD满足如下关系式：

$V_{\mathrm{Turn}\_\mathrm{on}}=3.32-0.19\·{\left(0.87\right)}^{N_{\mathrm{QD}}/{10}^{11}},$

可见，开启电压越大者，其量子点密度就越大。利用计算机可很容易求得量子点密度N_QD大小。