採用光激勵的LED光電特性的非接觸檢測技術

《採用光激勵的LED光電特性的非接觸檢測技術》是依託重慶大學，由文靜擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：採用光激勵的LED光電特性的非接觸檢測技術
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：文靜
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

針對目前用於測試LED外延片或者晶片光電特性的儀器多採用接觸式的電注入檢測方法，存在系統複雜，成本高，檢測效率低，且易造成晶片損傷等不足，提出一種基於LED光致發光效應的非接觸式檢測方法和儀器系統，適合LED晶片大批量生產的套用。通過獲取光激勵LED pn結產生的光致發光特性，在建立了LED光致發光、電致發光效應之間的確切聯繫以及LED發光光譜特性與其電特性之間的對應關係的基礎上，對光致發光光譜進行分析處理以同時確定LED的光特性與電特性參數。根據該非接觸檢測原理，設計針對單個晶片和外延片的檢測儀器系統，對於外延片的檢測，除了採用光源逐個掃描單個pn結的方式外，也可採用讓光源同時照射到整個外延片或者選定區域，用圖像感測器檢測多個pn結的發光光譜的方式，這樣可大大提高檢測速度。

結題摘要

針對目前用於測試LED外延片或者晶片光電特性的儀器多採用接觸式的電注入檢測方法，存在系統複雜，成本高，檢測效率低，且易造成晶片損傷等不足，首次提出一種基於LED光致發光效應的非接觸式檢測方法和儀器系統，適合LED晶片大批量生產的套用。通過研究LED發光光譜以及電流電壓特性的影響因素，建立了在光注入與電注入下LED發光光譜與電壓電流特性的聯繫，研究結果表明：影響LED發光光譜與電特性的主要因素是pn結溫度，在保證LED結溫相同的條件下，可以用光注入代替電注入實現LED特性參數的檢測。研究了LED發光光譜與LEDpn結溫度的關係，建立了從LED發光光譜中估計LED結溫的模型。研究了LED發光光譜與LED電流電壓特性之間的關係，建立了從LED發光光譜中估計LED電流電壓特性的方法。研究了LED理想因子的影響因素，建立了LED理想因子模型，從而能夠從LED發光光譜中估計LED理想因子。理想因子是LED的重要電特性參數，它反映了晶體生長結構與外量子效率方面的特性，因此針對理想因子的研究對於檢驗LED晶體質量，提高器件的成品率具有重要意義。針對傳統的LED歸一化理論光譜與實測LED歸一化光譜明顯存在差異，會導致從模型中估計的參數存在很大誤差的問題，對LED歸一化理論光譜進行了修正。這樣也可以依據修正後的譜模型，從實測光譜中比較準確地估算出結溫、禁頻寬度等LED基本參數。另一方面，在分析出自吸收譜的基本性質隨溫度的變化規律基礎上，還可控制自吸收效應，這對於提高LED的外量子效率和合理選擇LED材料及設計其結構有重要指導意義。在此基礎上，通過光激勵LED，並檢測其光致發光光譜來確定LED的光電特性，實現了LED的非接觸檢測。通過搭建的LED參數檢測的系統樣機進行實驗驗證，實驗結果從原理上證明了估計方法的有效性，從LED光致發光光譜中估計得到的電流電壓曲線誤差小於0.5％。該方法通過光激勵和光檢測實現LED的參數檢測，實現了真正意義上的非接觸，具有重大的科學技術意義和廣泛的套用前景。