[发明专利]评测发光二极管内量子效率的方法

说明书

本发明公开一种发光二极管内量子效率测量方法，包括测量发光二极管在小电流区域的伏安特性曲线；利用发光二极管在该小电流区域的伏安特性曲线及该发光二极管发光特性，针对发光二极管的材料类型确定相应的模型及其载流子输运规律，对伏安特性曲线进行曲线拟合，得到辐射复合与非辐射复合的参数，进而得到该小电流区域上发光二极管的内量子效率；测量该发光二极管全电流区间的外量子效率，根据小电流区域的外量子效率和内量子效率，确定外量子效率和内量子效率的比值；根据全电流区间的外量子效率，除以光提取效率，得到全电流区间的内量子效率。通过本发明的小电流区域测量的光提取效率，可扩展在全电流区间，容易求出全电流区间的内量子效率。

技术领域

本发明属于半导体光电子器件领域，进一步涉及一种评测LED发光二极管内量子效率的方法。

背景技术

LED的内量子效率表示单位时间内有源区产生的光子数和注入到LED中的电子数之比，是评价LED性能水平的重要指标。但是目前实验上只能精确测量LED的外量子效率，对于内量子效率尚缺乏公认的测量方法。常用的几个方法面临如下的一些问题：

一种是变温电致发光法，分别测量室温和低温下不同注入电流下LED的外量子效率，假设低温下当LED外量子效率达到峰值时，对应的内量子效率是100％。将室温下的外量子效率除以低温下外量子效率的峰值，最终得到LED的内量子效率随注入电流的变化。但是这一方法面临的问题是：假设低温下当LED外量子效率达到峰值时，对应的内量子效率是100％是缺乏根据的。因为内量子效率是有源区的辐射复合效率和载流子的注入效率共同决定的。随着温度下降，辐射复合效率会增大而注入效率会下降，因此两者的乘积通常不会单调变化。对于大多数商品化LED，会发现外量子效率在100-200K温度范围内取得最大值，在低温下反而又会降低。因此，低温下当LED的外量子效率取得峰值时，内量子效率不一定是100％。

还有一种是理论仿真光提取效率法，外量子效率是内量子效率和光提取效率的乘积。通过对LED芯片、封装理论建模，假设折射率、吸收系数等参数，利用光学仿真软件轨迹追踪可以理论仿真得到光提取效率。用实验测量的外量子效率除以光提取效率即得到LED内量子效率。但是该方法的问题在于：折射率和吸收系数等假设的参数对结果的影响很大，造成得到内量子效率可信度还不高，而且对于不同的器件都需要针对性地进行建模，十分复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种评测LED发光二极管内量子效率的方法，以至少部分解决以上所述的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供一种发光二极管内量子效率测量方法，包括：

测量发光二极管在小电流区域的伏安特性曲线；

利用发光二极管在该小电流区域的伏安特性曲线及该发光二极管发光特性，针对发光二极管的材料类型确定相应的模型及其载流子输运规律，对伏安特性曲线进行曲线拟合，得到辐射复合与非辐射复合的参数，从而得到该小电流区域上发光二极管的内量子效率；

测量该发光二极管全电流区间的外量子效率，根据小电流区域的外量子效率和内量子效率，确定外量子效率和内量子效率的比值，该比值即为全电流区间的光提取效率；

根据全电流区间的外量子效率，除以所述光提取效率，得到全电流区间的内量子效率。

在进一步的实施方案中，所述小电流区域按照如下方式选取：根据发光二极管电流电压的关系图，对电流取对数，从而得到对数坐标下电流与电压的关系曲线；在所述关系曲线中，找到斜率最大的点，也即理想因子最小点，这个点被称为是大注入的起始点；从伏安特性曲线中选择所述大注入的起始点电压的0.99～1倍所对应的电流区域，选取为小电流区域。