[发明专利]一种测量LED内量子效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体LED光电测试技术领域，具体涉及一种测量LED内量子效率的方法。

背景技术

LED是一种高效率的电光转换器件，其电光转换效率可以使用外量子效率(EQE，external quantum efficiency)来表征，即单位时间LED发射光子数和注入的电子数的比值。而根据电光转换过程可以将外量子效率进一步分解为内量子效率和出光效率之积。内量子效率(IQE，internal quantum efficiency)是有源区产生光子数和注入电子数之比，出光效率(LEE，light extraction efficiency)是LED发射光子数和有源区产生光子数之比。其中内量子效率直接和LED质量相关，而出光效率更多的是由LED芯片的几何构型决定。

现在有三种方法来测量内量子效率：(1)通过测量低温和室温下的光致发光强度，利用低温下内量子效率为100％的假设算的室温下的内量子效率，这种方法过于粗糙且无法获得随电流变化的内量子效率；(2)变激发功率或者变电流然后进行三次非线性拟合，这种拟合方法不确定性太大，拟合参数对所测数据过于敏感，误差很大不稳定。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可靠简单准确的测量LED内量子效率的方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种测量LED内量子效率的方法，该方法包括：根据LED的几何结构，通过数值计算或者软件建模来获得LED出光效率η_LEE；将LED芯片进行不会改变出光效率的简单封装，测量LED光功率P和光谱随电流的变化关系，求出LED外量子效率η_EXE；以及根据公式η_EXE=η_IQEη_LEE计算出LED内量子效率η_IQE。

上述方案中，所述根据LED的几何结构，通过数值计算或者软件建模来获得LED出光效率η_LEE，包括：若是同质外延，整个LED结构具有相同的介电常数，则利用如下公式计算出光效率：其中为全反射临界角，根据Fresnel定律得到n为LED的折射率；若是异质外延或者图形衬底的结构，则根据具体LED几何结构在TracePro中建立具体的几何模型，利用光线追踪方法得到出光效率。

上述方案中，所述利用软件建模计算出光效率的方法，包括：平面异质衬底的LED直接利用TracePro软件分别建立p层、有源层、n层和衬底，设置对应的材料属性；在LED周围设置观察区，观察区接收入射光的表面属性设为完全吸收，有源层上下两面使用Lambertian光源类型；图形衬底的图形阵列使用相关的CAD软件TracePro来建立，然后转化为ASCII文件导入TracePro。

上述方案中，所述将LED芯片进行不会改变出光效率的简单封装，测量LED光功率P和光谱随电流的变化关系，求出LED外量子效率η_EXE，包括：对LED芯片进行封装，封装时不要影响本来的出光效率；然后在不同注入电流I下测量发光功率P和峰值波长λ；根据测量的发光功率P和峰值波长λ得到外量子效率

上述方案中，所述LED内量子效率

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、利用本发明，由于能够测量不同电流下的内量子效率，所以可以获得可靠具体的内量子效率和电流注入对内量子效率的影响。

2、利用本发明，由于检测过程涵盖了辐射复合、非辐射复合和电子泄漏机制，所以测量得到的内量子效率准确可靠。

3、利用本发明，由于不需要复杂的数学运算，而且能够对任何不同几何结构的LED检测，所以可操作性强，适用性广。

附图说明

图1是本发明提供的测量LED内量子效率的方法流程图。

图2是蓝宝石平面衬底的LED外量子效率随电流的变化曲线。

图3是测量得到的内量子效率随注入电流的变化曲线。

图4是蓝宝石图形衬底LED外量子效率随注入电流的变化曲线。

图5是在TracePro软件中建立的图形衬底LED的几何模型。

1-蓝宝石图形衬底；2-n区；3-有源区；4p区；5-完全吸收层；

图6是测量得到的LED内量子效率随注入电流的变化曲线。

具体实施方式