[实用新型]一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及GaN基半导体器件测量技术领域，特别是涉及一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的测量系统。

背景技术

由于GaN基半导体器件特殊的空间对称性，以及材料本身大的压电常数，不同组分合金之间大的晶格失配而极易引起大的应变，在垂直极性面GaN基应变薄膜的方向上，存在很大的自发极化，产生自发极化场。在GaN基多量子阱结构中，压电极化场的存在引起量子阱的能带结构在异质界面处发生倾斜，电子和空穴波函数在空间上发生分离，重叠密度大为减少，电子空穴对复合几率因而减少。这种由极化场引起的量子限制斯达克(stark)效应将使发光器件的发光波长的不稳定性和发光效率低，这些都是在极性衬底上生长的GaN极性薄膜所不可避免的。量子限制stark效应是影响GaN基器件的内量子效率的重要机制，其使发光器件的辐射复合效率降低。

然而，目前对于内量子效率的直接测量手段很少有报道，测量手段往往局限于传统的反推式，反推要求能够精确的计算取光效率，而取光效率主要受芯片几何外形，材料折射率和各种吸收损耗的影响。还有些学者提出一种变温测量的方法，在降温过程中测量外量子效率随温度的变化，在一定温度范围内，测量出外量子效率，根据LED内部的复合机制，确定内量子效率。如果要准确得到内量子效率，找到能表征内量子效率的装置或方法显得尤其重要。

综上，量子限制stark效应严重的影响了材料或器件发光的内量子效率，而量子限制stark效应又是由压电场而产生的。如果能获得GaN基半导体器件的压电场强度，就可以直观的表征内量子效率。所以如何获得外延片压电场就成为一个亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的测量系统，用于准确获取外延片压电场。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的测量系统，包括：设置在测量密封室内、激发外延片产生光信号，并对所述光信号进行模数处理的测量子系统；与所述测量子系统相连、通过所述光信号获得外延片光谱并通过分析所述外延片光谱获得外延片压电场的分析控制子系统。

可选地，所述测量子系统包括：与所述外延片相连、为所述外延片提供外置电压的电压源；产生用于照射在所述外延片表面以激发所述外延片产生光信号的激发光源；接收并放大所述外延片的光信号的光电倍增管；与所述光电倍增管相连以将所述光电倍增管输出的光信号转换为数字信号的A/D模数转换器。

可选地，所述分析控制子系统包括：与所述A/D模数转换器相连、通过所述A/D模数转换器中的数字信号得到所述外延片光谱并通过分析所述外延片光谱获得外延片压电场的多功能控制器；与所述电压源相连并调节所述电压源电压的电压调节控制器。

可选地，所述外延片的光谱由蓝移现象变为红移现象时的外置电压即为偏置电压。

可选地，外延片压电场强度的计算公式为E_piezo＝U/(d_sand+d_d)；其中，E_piezo为压电场强度，U为偏置电压，d_sand为GaN基多量子阱结构的厚度，d_d为多量子阱中耗尽层的厚度。

如上所述，本实用新型的一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的测量系统，具有以下有益效果：

本实用新型的测量系统通过改变外延片的外置电压可以得到外延片的光致发光光谱的波峰由蓝移现象到红移现象的转移图，获得偏置电压，从而获得外延片压电场；本实用新型结构简单，操作方便，获得的外延片压电场准确性高。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的测量系统的结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的测量系统的压电场的测量流程图。

图3显示为本实用新型的一种GaN基多量子阱结构的外延片压电场的外延片的光致发光光谱从蓝移现象到红移现象的转移图。

元件标号说明

1      测量系统

10     测量子系统

100    激发光源

101        光电倍增管

102        A/D模数转换器

103        电压源

11         分析控制子系统

110        多功能控制器