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從上世紀90年代初開始,世界范圍內(nèi)掀起了研究高亮度LED的熱潮,以它為基礎的固體照明正在迅猛發(fā)展。因為高亮度LED采用雙異質(zhì)結構,要求材料具有良好的晶格匹配,這個要求對用于異質(zhì)結LED的材料體系提出了嚴格的限制。 Ⅲ-Ⅴ族氮化物半導體材料,擁有優(yōu)良的光電性質(zhì),化學性質(zhì)非常穩(wěn)定,可在?高溫、酸堿、輻射環(huán)境下使?用,并且禁帶寬度大,因此在大功率的電子器件方面頗具吸引力,已引起了國內(nèi)外眾多研究者的興趣。人們感興趣的Ⅲ-Ⅴ族氮化物是AIN、GaN、InN及其合金,通過控制它們各自的組份,其禁帶寬度可從InN的0.7eV到GaN的3.4eV直到AlN的6.2eV連續(xù)變化,覆蓋了整個可見光區(qū),并擴展到紫外范圍,適合制備高亮度LED。

本文測試了InGaN/GaN多量?子阱室溫下的發(fā)光性能。InGaN/GaN樣品材料由King AbdullahUniversity of Science and Technology提供的基于藍寶石襯底 MOCVD 生長的 InGaN GaN 量子阱，

 

光譜測量設備采用的是卓立漢光公司自行組建的OmniPL組合式光致發(fā)光和電致發(fā)光測量系統(tǒng)。
 

測試原理

當用大于半導體材料禁帶能量的激發(fā)光源照射到該半導體材料表面時，就使半導體中電子從價帶躍遷至導帶，在其表面會產(chǎn)生過剩的非平衡載流子即電子-空穴對。它們通過不同的復合機構進行復合，產(chǎn)生光發(fā)射。溢出表面的發(fā)射光經(jīng)會聚進入單色儀分光，然后經(jīng)探測器接受并放大，得到發(fā)光強度按光子能量分布的曲線,即光致發(fā)光譜。
 

實驗設備

OmniPL組合式光致發(fā)光和電致發(fā)光測量系統(tǒng)，包含30mWHeCd激光器325nm，Omni-λ500i影像校正光譜儀和PMT，探針樣品臺等部件，基于客戶的要求，本次系統(tǒng)采?用的空間光路搭建方案。
 

實驗結果

1. 光致發(fā)光(PL)光譜測量分別針對材料的正極(紅色)和負極(綠色)測試得到光致發(fā)光光譜曲線如下，GaN的本征發(fā)光峰365nm附近以及黃帶，InGaN的發(fā)光峰475nm附近。
 

2. 電致發(fā)光(EL)光譜測量

將材料的接到直流電源的正負極，電壓加到2.5V時可以有明顯的藍光發(fā)射，測量其電致發(fā)光光譜曲線如下（紅色），峰值在475nm附近。（綠色曲線為另一個樣品ZnO的PL譜）!
 

結論：

OmniPL組合式光譜測量系統(tǒng)可以非常方便快捷的進行PL/EL的測試，是一款性價比非常高的系統(tǒng)；根據(jù)實際測試的需求，用戶不僅可以選擇空間光路，還可以選擇顯微光路，選裝低溫測量系統(tǒng)，選裝PLmapping測試附件等，擴展測量功能，在InGaN/GaN材料研究測試中發(fā)揮重要的作用。