[發明專利]鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統

在審

• 申請號: 202011497272.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112730240A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 狄大衛;幸世宇;連亞霄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/64;G01N21/65
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統，屬于新型能源、材料和電子技術領域。本發明的目的是通過光泵浦和電泵浦鈣鈦礦半導體LED的方法分別研究鈣鈦礦半導體LED器件在光泵浦及電泵浦下的運行機制，有助于明確鈣鈦礦半導體LED的工作機制及老化機理的鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統。本發明包括連續激光器、脈沖激光器、拉曼激光器、短波發光二極管。本發明對于進行鈣鈦礦材料及基于鈣鈦礦材料的光電器件所開展研究的新型能源企業有重要價值，能夠有效提高企業的生產效率，研究鈣鈦礦器件內的光物理過程，明確鈣鈦礦半導體LED器件內的載流子過程以及分析器件物理都有重要價值。

技術領域

本發明屬于新型能源、材料和電子技術領域。

背景技術

目前基于鈣鈦礦材料的光電器件各方面性能得到大幅度提升，但相對于商用光電器件仍有較大差距。在整個鈣鈦礦光電器件中鈣鈦礦半導體材料本身占據著最重要的地位，因此科研人員在對鈣鈦礦材料自身的表征和研究中投入了大量努力，并開發了眾多優秀的測試系統，這直接推動了近年來鈣鈦礦半導體太陽能電池、鈣鈦礦半導體LED的迅猛發展。然而對于匯聚多種功能層材料于一體的鈣鈦礦半導體光電器件特別是鈣鈦礦半導體LED而言，僅僅關注鈣鈦礦半導體材料自身顯然是不完備的，原因至少包括下面四點：首先在鈣鈦礦半導體LED制備過程中與鈣鈦礦材料緊鄰的兩層物質的化學性質對于鈣鈦礦材料的結晶以及穩定性會有很大的影響；其次，鈣鈦礦半導體LED中使用的載流子注入和載流子傳輸層對于器件的影響非常顯著，會極大地影響器件性能；再者，多功能層的疊層器件引入的眾多表界面對于鈣鈦礦材料自身以及最終的LED器件都有很大的影響；最后，傳輸層自身的穩定性會極大地限制器件的穩定性，比如目前鈣鈦礦半導體太陽能電池中最常用的空穴傳輸層Spiro-OMeTAD以及鈣鈦礦半導體LED中常用的PEDOT:PSS等都會導致器件不穩定。當前對于鈣鈦礦半導體LED器件的表征多僅限于鈣鈦礦半導體材料本身——通過多種表征儀器進行測試，例如通過光致量子效率測試、熒光光譜測試、SEM、XRD等測試技術來分析鈣鈦礦該有源層材料的成分及性能，但缺乏對鈣鈦礦半導體LED器件的全方面測試與分析。大部分研究組對于最終器件的表征還不夠完善，大部分僅對器件效率、電流電壓特性以及壽命進行了測試，而從多個角度對器件的性能進行分析及研究做得還不夠全面，這對于最終實現高效、穩定的能夠商用化的鈣鈦礦光電器件顯然是無益的。

發明內容

本發明的目的是通過光泵浦和電泵浦鈣鈦礦半導體LED的方法分別研究鈣鈦礦半導體LED器件在光泵浦及電泵浦下的運行機制，有助于明確鈣鈦礦半導體LED的工作機制及老化機理的鈣鈦礦半導體LED的多功能集成化在線測試系統。

本發明包括連續激光器、脈沖激光器、拉曼激光器、短波發光二極管、空間光、FC接口導軌、FC接口、光纖、積分球觀察窗、積分球、器件固定座、三維平移臺、電源線、器件光致發光與電致發光示意圖、吉時利源表、脈沖電源、半導體特性分析儀、FC接口座、光纖、濾光片、光纖、光譜儀、數據線、電腦、電腦控制三維平移臺的信號線、電腦控制電源的信號線，濾光片，光電探測器；

連續激光器：作為熒光量子產率測試所使用的光源，其波長為405 nm，常用功率范圍覆蓋0.1 ~ 500 mW，滿足變激發強度測量PLQY的要求；

脈沖激光器：用作高激發功率的瞬態泵浦光源，其主要特點為最高功率10 W，最窄單脈沖脈寬100 fs，最高單脈沖能量200 uJ，最小重頻1Hz，波長在200 ~ 1000 nm范圍內連續可調；

拉曼激光器：作為拉曼光譜測試的必備光源，主要特性在于線寬極窄的單縱模激光，并且需要優異的光譜穩定性和功率穩定性；

短波長發光二極管光源：用來為鈣鈦礦半導體材料的PL光譜測試提供光源，選用峰值波長為405 nm的深藍光發光二極管；