專利名稱：一種檢測多量子阱發(fā)光二極管內部量子點密度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體發(fā)光二極管(LED)，特別是指一種檢測InGaN/GaN多量 子阱發(fā)光二極管內部量子點密度大小的方法。
背景技術：
InGaN/GaN多量子阱(MQW)發(fā)光二極管可以發(fā)射綠光和藍光，已在大屏 幕彩色顯示、汽車照明和交通信號、多媒體顯示、光通訊等領域得到廣泛的應 用。目前，人們對其研究的熱點就是最大限度的提高發(fā)光效率，以便能夠達到 照明光源的要求，盡早實現照明光源的綠色革命。大量研究結果已經表明， IqGaN/GaN MQW LED的發(fā)光機理是載流子在由應變馳豫效應及InN和GaN的 低互熔性所形成的富In的InGaN量子點內的輻射復合發(fā)光，也就是說是量子阱 中量子點的三維限制發(fā)光，而不是像其他多量子阱結構的量子阱一維限制發(fā)光。 這樣，InGaN/GaN MQW LED的發(fā)光效率必然會受到其中量子點密度大小的影 響量子點密度越高，載流子被缺陷捕獲的幾率就越小，LED的發(fā)光效率就越 高。因而，我們可以通過控制LED外延層的生長過程，盡量獲得高密度量子點 的方法來提高LED的發(fā)光效率。
然而，InGaN量子點的形成是自發(fā)的，受生長條件的影響很大。要獲得最 優(yōu)化的高密度量子點，必須通過一系列的探索過程如生長外延層一測量量子 點密度一改進生長條件一測量量子點密度來達到。那么，找到一種能夠既快速
又簡單測量量子點密度大小的方法尤為重要，這樣才能快速的推進上述過程的 進行，在短時間內獲得能夠生長高密度量子點的生長條件和參數，進而大幅度
的提高LED的發(fā)光效率。目前，檢測LED量子點密度的唯一方法就是通過高分
辨率透射電子顯微鏡測量，但是這種方法存在著許多不足和困難①透射電子
顯微鏡價格昂貴，成本高；②量子點的尺寸小，要觀察到量子點的密度大小， 必須具有很高的分辨率，而這通常是很難達到的；③進行測量時，需要對樣品 進行破壞性的打磨，由于藍寶石襯底硬度很大，測量過程耗時、耗力。因此， 目前還沒有一種簡單、有效的測量方法
發(fā)明內容
' 本發(fā)明的目的就是要提出一種能夠快速、簡單測量InGaN/GaN MQW LED
內部量子點密度大小的方法。
本發(fā)明是通過測量InGaN/GaN MQW LED開啟電壓的大小來判定其內部量
子點密度的大小。
本發(fā)明的具體步驟如下
1. 將生長完成的InGaN/GaN多量子阱材料芯片，切割成普通LED芯片大 小，刻蝕出N型GaN電極層，并鍍制具有歐姆接觸的正負電極。此步驟可按照 GaN基LED器件的工業(yè)生產過程進行。
2. 通過LED I-V特性曲線測量儀測得不同樣品LED在相同注入電流下的I-V 特性曲線。
3. 通過切線外推的方法獲得不同樣品LED的開啟電壓，開啟電壓KTurn_。n
與量子點密度AAQD滿足如下關系式
&， 。 =3.32-0.19.(0.87) /10"， 可見，開啟電壓越大者，其量子點密度就越大。利用計算機可很容易求得量
子點密度A^D大小。
本發(fā)明根據InGaN/GaN多量子阱發(fā)光二極管開啟電壓隨其內部量子點密度 逐漸增大的變化關系，通過測量其開啟電壓的大小來判定其內部量子點密度的 大小的。由于富In的InGaN量子點勢能比較低，而且具有三維限制作用，量子 點相對于量子阱具有很高的載流子捕獲效應。量子點密度增加，載流子流過量 子點時要消耗更多的載流子用于輻射復合發(fā)光。那么，在相同的注入電流下， 具有較高密度量子點的LED器件，就需要較高的偏壓來保持注入電流的平衡， 結果導致開啟電壓的升高。因此，在電極為歐姆接觸的條件下，LED開啟電壓 的高低就反映了其中量子點密度的大小。
本發(fā)明的方法具有操作簡單，速度快的特點，而且不會造成浪費，LED器 件在測量完畢后仍然可以作為商品出售。


圖1為利用本發(fā)明方法測得的5個樣品LED的I-V特性曲線，其中5條直 線分別為5條I-V特性曲線的切線，與橫向坐標軸的交點分別為其開啟電壓的大
小。 '
圖2為10個樣品LED開啟電壓隨量子點密度從1.0xl0Hcm—2增大到 9.0xl0"cm—2時的變化關系。
具體實施例方式
以下通過實施例及附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明
本發(fā)明是保證電極在歐姆接觸的條件下，通過測量InGaN/GaN MQW LED 開啟電壓來計算其內部量子點密度的大小。圖1為通過LED I-V特性曲線測量 儀測得5個樣品LED在相同注入電流下的I-V特性曲線，然后通過切線外推的 方法獲得LED的開啟電壓，見圖1中直線與橫向坐標軸的交點分別為其開啟電
壓的大小。經計算開啟電壓為3.15V、 3.18V、 3.22V、 3.24V、 3.28V分別對應的 量子點密度為1.0xl0"cm-2、 3.0xlOucm'2、 5.0xloUcm-2 、 7.0xl0"cm隱2 、 9.0xl()Ucm'2。可清楚的看到，在相同注入電流下，量子點密度越大，LED所需 偏壓越大；通過切線外推得到的開啟電壓也越大。圖2為開啟電壓與量子點密 度的變化關系。由此可見，通過LED開啟電壓的高低可以簡單、快速的反映其 中量子點密度的大小。
以上所述的實施例僅為了說明本發(fā)明的技術思想及特點，其目的在于使本 領域的普通技術人員能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，本專利的范圍并不僅 局限于上述具體實施例，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾， 仍涵蓋在本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種檢測多量子阱發(fā)光二極管內部量子點密度的方法，其特征在于具體步驟如下A.將生長完成的InGaN/GaN多量子阱材料芯片，切割成普通發(fā)光二極管芯片大小，刻蝕出N型GaN電極層，并鍍制具有歐姆接觸的正負電極；B.通過發(fā)光二極管I-V特性曲線測量儀測得不同發(fā)光二極管在相同注入電流下的I-V特性曲線；C.通過切線外推的方法獲得不同發(fā)光二極管的開啟電壓，開啟電壓VTurn_on與量子點密度NQD滿足如下關系式
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測InGaN/GaN多量子阱發(fā)光二極管內部量子點密度大小的方法。由于InGaN/GaN多量子阱發(fā)光二極管為InGaN量子點發(fā)光，那么，其內部量子點密度的大小就決定了其發(fā)光性能的優(yōu)劣。本發(fā)明根據InGaN/GaN多量子阱發(fā)光二極管開啟電壓隨其內部量子點密度增大而逐漸增大的變化關系，通過測量其開啟電壓的大小來判定其內部量子點密度的大小。在保證電極為歐姆接觸的情況下，發(fā)光二極管的開啟電壓越大，其內部量子點密度也就越高。本發(fā)明可以簡單方便的確定InGaN/GaN多量子阱發(fā)光二極管內部量子點密度的相對大小，而且不會造成浪費，對于尋找最優(yōu)化的生長條件，提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率和節(jié)約成本具有重要意義。
文檔編號G06F19/00GK101109724SQ20071004493
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月16日 優(yōu)先權日2007年8月16日
發(fā)明者夏長生, 波 張, 寧 李, 李天信, 李志鋒, 甄紅樓, 衛(wèi) 陸, 陳平平, 陳效雙 申請人:中國科學院上海技術物理研究所