[发明专利]一种LED内量子效率的测量装置及其方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及量子效率测量领域，具体涉及一种LED内量子效率的测量装置及其方法。

【背景技术】

提高光效是LED产业发展的热点之一，选择高内量子效率的LED材料是制造高光效LED灯具的第一步。测量LED材料与LED的内量子效率可以用光致发光法也可以用电致发光法，二者基本等效。用光致发光法测量LED内量子效率的原理简述如下：当能量大于禁带宽度的光子注入有源层时，会产生自由的空穴电子对。空穴与电子对辐射复合释放能量，发出光子。但并不是所有的空穴电子(载流子)对复合都能产生光子，空穴电子对辐射复合产生光子的效率称为内量子效率。内量子效率是LED的固有特性，材料的不同，内量子效率也不同。同一种材料的LED，不同的温度下内量子效率也不相同。高温(相对于低温而言)下的LED，由于多声子过程(晶格振动)吸收能量以及俄歇效应(复合释放的能量被另外的载流子吸收从而跃迁到更高的能态)，产生非辐射复合，使得辐射复合的效率降低。在低温情况下(如100K或更低)，晶格振动和俄歇效应大幅度减弱，非辐射复合被抑制。此时内量子效率近似达到100％。由于内量子效率对温度有依赖性，我们可以采用相对的方法来测量得到LED在高温的内量子效率：

ηIQE=P(HT)P(LT)...(1)]]>

其中，η_IQE为内量子效率，P_(HT)为LED在高温下的输出功率，P_(LT)为LED在低温下的输出功率。

目前常用的测量装置为：采用较短波长的激光器作为激发光源，采用物镜或棱镜或者积分球收集出射光，分别测量高低温两种条件下的LED的出光功率，二者相比得到相对的内量子效率。其中，采用物镜或棱镜收集出射光收集的仅仅是某个立体角范围的光通量，而且对于装置的机械稳定性和光束对准要求很高，由于光束收集的缺陷可能会给最终测量带来较大误差。而用积分球作为收集装置的测试系统，其常用的制冷方法是向积分球内吹入氮气来获得低温，此方法所获得的低温一方面稳定性不高，另一方面积分球内容易出现明显的冷热不均现象。此外更为重要的是，由于测量过程中会经历比较大的温差变化，测量仪器或其他辅助设备的光学性能本身受温度变化的影响也会发生较大变化，从而引起较大测量值的改变。现有技术并不能将高低温条件下由测量设备带来的读数变化和实际的LED内量子效率变化区分开来。

【发明内容】

针对上述技术的不足，本发明旨在提供一种既可避免收集损失带来的误差，又能稳定的获得低温，同时可以校正由于温度差异过大所引起的仪器测量误差的LED内量子效率测试系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种LED内量子效率的测量装置，包括激发光束、装载被测LED的样品槽、光收集器和测光仪，其特征在于，还包括温控单元，光输出稳定的参考光束，所述的样品槽设置在光收集器的壁面开口上，样品槽的温度由温控单元控制，激发光束从光收集器的入光口进入光收集器并照射到样品槽内的被测LED上，参考光束通过入光口或设在光收集器上的其他入光口照射在光收集器的内壁上，在光收集器的壁面上设置探测窗口，测光仪的取样端口安装在探测窗口上。

在本发明中，采用密闭性好的测光积分球作为光收集器，收集从LED发出的2π立体角范围内的光信号。积分球是光辐射测量领域中比较好的光收集器，具有稳定度高，方向依赖性小，无需对准，收集损失小等优点。在本发明中设置光输出稳定的参考光束照射在积分球内壁的涂层上，由于在高温和低温下，参考光束的光输出不会发生变化，因此，如果在高温和低温条件下，测光仪的读数发生变化了，一定是由于测量装置本身的状态在高低温环境下发生了变化而引起的。基于这一原理，比较高低温两种条件下，测光仪测量参考光束的读数，计算校准因子，可校准温差所引起的测量仪器状态变化带来的误差。