[發明專利]一種高真空變溫有機半導體器件測量腔

在審

• 申請號: 201610329672.6
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN107403741A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 彭應全;許昆;呂文理
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種提供半導體器件參數測量環境的測量腔，屬于電子測量技術領域。本發明適用于為科學研究和工業生產中未封裝的有機半導體器件，如有機三極管、有機二極管等提供測量環境。

背景技術

由于具有低成本、高效率、重量輕、用料節省、生產工藝環境友好等優點，有機半導體器件的研究得到快速發展。相對于無機半導體材料，有機半導體材料的一個主要特點是分子尺寸大，且分子間的結合力弱，薄膜結構疏松，大氣中的氧氣、水分子等很容易擴散進入薄膜而改變其電學、光學性質，甚至導致薄膜內部結構發生變化。因此，未封裝的有機半導體器件在大氣環境下性能很快衰退或者發生較大的改變?？梢姡瑴y量環境是需要考慮的一個重要因素，在高真空環境或惰性氣體氣氛中進行測量能夠排除空氣中的氧、水分子等環境因素對有機半導體材料和器件性能的不利影響。

實驗證明，絕大多數有機半導體器件的遷移率隨溫度的上升而增大。因此，測量從低溫至室溫范圍內有機半導體器件的性能對探索材料和器件內部微觀物理過程至關重要。目前，測量的溫度特性通常在大氣環境下或低真空環境中測量。高真空測量環境與低溫系統的結合是有機半導體材料和器件研究中十分關鍵的技術手段。

綜上所述，未封裝的光電子器件裸片，若在空氣中測量，由于易受空氣中的氧氣、水分子的影響，其性能將迅速衰減。而且很多時候需要在固定溫度或氣氛下測量不同溫度和氣氛對器件性能的影響。這就需要一種高真空變溫有機半導體器件測量腔來實現未封裝器件的性能測量的工作。

發明內容

本發明的目的在于為有機半導體器件裸片提供一種真空變溫測量環境，降低空氣中的氧、水分子等環境因素對有機半導體器件性能的影響?？筛淖儨y量氣氛，用于有機半導體器件氣敏特性的測量。

本發明的目的是這樣實現的：密閉測量腔與由機械泵和擴散泵組成的抽真空系統連接，提供高真空度；腔體配備具有多個引出電極的法蘭，用于輸入和輸出待測器件電壓和電流信號，輸出溫度信號，提供加熱源電壓和半導體制冷片電壓；腔內配備半導體制冷片和電加熱 器，可實現從-50℃至+500℃范圍的溫度調節；通過惰性氣體輸入口和微調閥的配合，有效且可控地改變測試腔內的氣氛，實現不同氣氛下對有機半導體器件的測量；配備石英窗，實現有機發光器件的發光輸出和有機光敏器件的入射光輸入。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步的說明：

附圖1本高真空變溫有機半導體器件測量腔的腔體示意圖，示意性表明腔體結構：

①頂蓋：用于被測與待測器件樣品的取放；

②石英窗：作為入射、出射光及觀察窗，可透過從紫外到近紅外區的光線；

③電極法蘭：使用密閉材料在測試腔側壁上引進多組電極，可一次性準備充足的待測器件樣品，避免多次開啟，上面具有24針電極，可實現測量腔內與腔外的電連接；

④熱偶電離規管：用于監測真空度；

⑤冷卻水通入管：用來帶走來自半導體制冷片的熱量；

⑥低溫樣品臺(含半導體制冷片)：用于待測樣品在-50℃至室溫條件下的測量，樣品臺緊貼半導體制冷片的吸熱面，放熱面的熱量由通入的冷卻水帶走；

⑦高溫樣品臺(含電加熱裝置)：用于待測樣品在室溫至500℃條件下的測量，樣品臺下配備電加熱裝置；

⑧放氣閥：真空測量腔放氣；

⑨微調閥：控制通入氣氛的速率，通過壓強變化檢測氣氛通入情況；

附圖2電極法蘭。

具體實施方式

本高真空變溫有機半導體器件測量腔的實現方式如下：

a)抽真空系統為測量腔體提供高真空度；

b)多電極加裝于測試腔壁，引出管腳，可靠的接觸被測器件的電極，靈活使用可以極大地提高測試效率；

c)電加熱器和溫控儀相結合，實現室溫至500℃的溫度變化；

d)半導體制冷片與溫控儀相結合，實現-50℃至室溫的溫度變化；

e)惰性氣體輸入口和微調閥相配合，實現不同氣體的定量輸入；

f)石英窗置于測試腔正上方，作為觀察窗和光線進出的通道。