[發明專利]判斷多量子阱發光二級管材料中高效量子結構存在的方法

無效

• 申請號: 200710171904.0
• 申請日: 2007-12-07
• 公開（公告）號: CN101196552A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 陸衛;夏長生;李志鋒;張波;甄紅樓;陳平平;李天信;李寧;陳效雙;陳明法
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所;上海藍寶光電材料有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 郭英

技術領域

本發明涉及半導體發光二極管(LED)，具體是指一種判斷多量子阱發光二級管材料中是否具有形成高量子效率的量子結構的方法。

背景技術

GaN基LED可以發射藍光和綠光，并能制成白光LED，具有長壽命、節能、綠色環保等顯著特點，已被泛應用于大屏幕彩色顯示、汽車照明和交通信號、多媒體顯示、光通訊等領域，尤其照明領域具有廣闊的發展潛力。GaN基半導體發光二極管的出現，解決了固體光源三基色的問題，使LED五大產業鏈迅速發展起來，逐步成為具有重大經濟與社會意義的高新技術產業。GaN基LED廣泛采用InGaN/GaN多量子阱(MQW)結構作為發光區域，而其中實際發光中心富In的InGaN量子點結構，則受生長條件影響很大；不同條件下生長的量子點不僅尺寸、密度及In含量不同，而且它們在量子阱中的空間分布也不同。不同尺寸的量子點對載流子具有不同的捕獲和填充能力，會造成載流子的不均勻分布，這對LED的發光效率有很大的影響。

具有穩定的生產工藝和高效的量子器件結構，是目前GaN基LED生產企業提高效益、降低成本的最佳途徑。然而，目前很多生產企業獲得一套能夠改進LED發光效率的生產工藝，一般都是通過LED生產-光學測量-改變生產條件-LED再生產-光學測量這個繁瑣而漫長的循環過程完成的。這種改進過程是通過現象變化來改變生產條件，而LED的光學性能決定于其中的量子結構，因此，直接通過量子結構的變化來改變生產條件進而改進生產工藝，則具有更明確的方向性和前瞻性，有利于生產企業生產效率和市場競爭力的提高。然而，目前還沒有一種判斷多量子阱LED內部量子結構的方法。

實驗中發現，小量子點很容易在線缺陷(裂縫、位錯缺陷等)周邊形成。如果在LED中存在量子點尺寸的雙模分布模式，即一種是大尺寸量子點，另一種是小尺寸量子點。小尺寸量子點會隨注入電流的增大起到雙重作用：在低電流下，增加缺陷對載流子的捕獲；在高電流下，屏蔽缺陷對載流子的散射，提高大尺寸量子點的輻射復合效率。也就是說，這種雙模分布模式能夠有效提高LED在工作電流(高電流)下的發光效率。相對于單種量子點分布模式或多種量子點雜亂無章的分布模式，量子點尺寸的雙模分布模式是一種高效的量子結構。

發明內容

本發明的目的就是要提出一種判斷多量子阱發光二級管材料中高效量子結構存在的方法。

本發明的技術方案是通過測量多量子阱LED在低注入電流到高注入電流下，LED表面顯微發光光譜線型的演化來判斷這種高效量子結構的存在。

本發明的判斷方法如下：

§A.將按照工業生產過程制備的多量子阱LED芯片，置于顯微熒光光譜儀的物鏡下，接通電源使LED發光，調節焦距，將物鏡焦點聚在LED發光面上；

§B.第一次測量：調節電源，使注入電流處于能使LED發光的最小值，利用顯微熒光光譜儀的面掃描功能對LED發光表面進行光譜掃描測量，并由光譜儀的CCD探測器采集每一個測量微區的電致發光光譜。掃描面積為LED發光表面的實際大小。掃描步長小于10μm，大于1μm；微區直徑為1-5μm之間。

§C.第二次測量：注入電流增大50-100μA，按步驟§B及條件進行第二次光譜掃描測量，得到此電流下與步驟§B相同所測區域各個微區的電致發光光譜。

§D.第三次測量：注入電流再增大500～1500μA，按步驟§B及條件進行第三次光譜掃描測量，得到此電流下與步驟§B相同所測區域各個微區的電致發光光譜。

§E.對第一次、第二次和第三次所測LED發光面各點的電致發光光譜線型進行比較，若第一次所測點的光譜線型為單峰線型；這些測量點在第二次測量時，在發光光譜高能量一側出現新的發光峰，光譜為雙峰線型；在第三次測量時，高能量一側的發光峰明顯減弱或消失，則說明在此LED材料中存在高效量子結構。

所說的多量子阱LED材料為InGaN/GaN。