LED檢測(cè)技術(shù)1緒論及第一講

LED芯片測(cè)量技術(shù)五邑大學(xué)李炳乾教授2021年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)赤崎勇(IsamuAkasaki〕日本名城大學(xué)終身教授中村修二〕(ShujiNakamur)美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校教授天野浩〔HiroshiAmano)名古屋大學(xué)教授比竇娥還冤的NickHolonyak可見光〔紅光〕LED創(chuàng)造者LED產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用外延芯片封裝指示顯示特種照明背光源普通照明基片裝飾照明本課程的主要內(nèi)容LED芯片測(cè)量技術(shù)？NO!!!主要內(nèi)容：LED測(cè)量技術(shù)1.LED外延、芯片的制作工藝及檢測(cè)技術(shù)2.LED器件常用光電參數(shù)及檢測(cè)原理、技術(shù)3.LED熱學(xué)特性的檢測(cè)技術(shù)4.LED燈具特性的檢測(cè)方法和技術(shù)5.LED檢測(cè)新技術(shù)及開展趨勢(shì)第一講〔上〕

LED外延工藝及檢測(cè)技術(shù)

外延技術(shù)一、化學(xué)氣相淀積法CVD〔ChemicalVaporDeposition)普亮紅、橙、黃綠色LED材料生長(zhǎng)〔指示燈〕發(fā)光效率0.1lm/W二、液相外延法LPE〔LiquidPhaseEpitaxy〕高亮度紅、橙、黃綠色LED材料生長(zhǎng)〔顯示板、交通燈〕發(fā)光效率1lm/W三、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積法MOCVD〔Metal-OrganicChemicalVaporDeposition〕超高亮度各種顏色LED材料生長(zhǎng)〔照明、全彩顯示〕發(fā)光效率大于10lm/WTMGaN2NH3SiH4有機(jī)金屬源：MOCVD系統(tǒng)尾氣收集器Scrubber外延片基片大氣氣態(tài)源：TEGaTMInTMAlCp2MgH2AixtronVeecoThomasSwan反響腔〔ReactorChamber〕加熱系統(tǒng)石墨盤參加反應(yīng)的三/五族氣體反應(yīng)腔尾氣Pockets旋轉(zhuǎn)原材料的檢測(cè)技術(shù)H2、N2、NH4、SiH4等高純氣體，純度要求到達(dá)6個(gè)9以上，即99.9999%以上TMGa、TEGa、TMAl、TMIn、Cp2Mg等金屬有機(jī)源，純度要求到達(dá)6個(gè)9以上，即99.9999%以上〔江蘇南大光電材料股份〔股票代碼：300346〕〕基片〔藍(lán)寶石、SiC、Si〕對(duì)晶體質(zhì)量、外表光潔度、外表缺陷等也有很高的要求巧婦難為無(wú)米之炊，好的原材料是生長(zhǎng)出好產(chǎn)品的必要條件！怎么檢測(cè)？檢測(cè)非常困難，不檢測(cè)！相信你的供給商吧！生長(zhǎng)過(guò)程檢〔監(jiān)〕測(cè)技術(shù)1各種氣體的流量變化、調(diào)節(jié)都由主控計(jì)算機(jī)按照預(yù)設(shè)程序完成2反響溫度〔石墨盤〕的溫度除了利用設(shè)備自帶的熱電偶之外，還可以附加紅外熱像儀進(jìn)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)紅外熱像儀是被動(dòng)紅外成像。在自然界中一切溫度高于絕對(duì)零度〔－273．16攝氏度〕的物體都不斷地輻射著紅外線。紅外熱像儀就是利用紅外探測(cè)器、光學(xué)成像物鏡接收被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射信號(hào)，經(jīng)過(guò)紅外光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測(cè)器顯示紅外熱圖像。通過(guò)探測(cè)微小的溫度差異，產(chǎn)生的圖像是熱圖像。生長(zhǎng)過(guò)程檢〔監(jiān)〕測(cè)技術(shù)3生長(zhǎng)膜厚的在線監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)速率、成膜質(zhì)量等原理：多光束干預(yù)P型材料層發(fā)光層基片N型材料層外延層基片厚度：430um外延層厚度：5~8um外延片的檢測(cè)技術(shù)一、外表反射率分析〔PR:PhotoReflectivity〕測(cè)試外延片外表的粗糙程度GaN入射光反射光探測(cè)器GaN入射光反射光探測(cè)器光滑表面：粗糙表面：反射光反射光≈17%≈1~10%外延片的檢測(cè)技術(shù)二光致發(fā)光光譜〔PL，Photoluminescence)1.根本原理光致發(fā)光是半導(dǎo)體的一種發(fā)光現(xiàn)象，利用光照射到材料外表，其電子吸收光子而躍遷到高能級(jí)，出于高能級(jí)的電子不穩(wěn)定，會(huì)回落到低能級(jí)，同時(shí)伴隨著能級(jí)差的能量以光輻射的形式發(fā)射出來(lái)。這個(gè)過(guò)程就是光致發(fā)光，即PL。

EgEgkkEE直接躍遷間接躍遷PLmaping系統(tǒng)SourceShutterNDFTopMirrorBeamSplitterObjectiveLensSampleGratingFilterDetectorSource:For藍(lán)光－UV266nm或325nmSlit某產(chǎn)業(yè)用PLmapping系統(tǒng)外延片PL譜掃描成像儀用于快速在線檢測(cè)外延片的質(zhì)量，主要用于發(fā)光二極管外延片和芯片生產(chǎn)線．生成高分辨率的圖譜。逐點(diǎn)掃描檢測(cè)計(jì)算機(jī)分析計(jì)算外延片的積分光強(qiáng)，主波長(zhǎng)，峰值波長(zhǎng)，光譜半寬等參數(shù)以繪圖形式顯示分布，顯示單點(diǎn)光譜；顯示各個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果；顯示選擇范圍的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)；可進(jìn)展局部掃描，并對(duì)掃描結(jié)果進(jìn)展去孤立點(diǎn)和去邊處理。構(gòu)造緊湊。全部檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。另外可根據(jù)不同外延片，選配不同的激光器。三X-射線分析〔X-Ray〕X射線雙晶衍射方法是研究外延材料組分和晶體構(gòu)造的重要實(shí)驗(yàn)方法，是研究超晶格及多量子阱構(gòu)造性質(zhì)的有效手段。通過(guò)分析Rockingcurve，可以得到許多關(guān)于外延材料構(gòu)造的信息：從衍射峰的別離可以得到晶格失配及組分；從衍射峰的積分強(qiáng)度比或Pendellosung條文的周期，可以得到外延層的厚度；從幾個(gè)非對(duì)稱反射得到的有效失配，可獲得點(diǎn)陣共格與否的信息；由衍射峰的寬度可以判斷外延層的質(zhì)量；對(duì)多量子阱構(gòu)造，可由衛(wèi)星峰的周期獲得構(gòu)造的周期，由零級(jí)峰的位置可得到平均組分。四霍爾效應(yīng)分析儀霍爾效應(yīng)：固體材料中的載流子在外加磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到洛侖茲力的作用而使軌跡發(fā)生偏移，并在材料兩側(cè)產(chǎn)生電荷積累，形成垂直于電流方向的電場(chǎng)，最終使載流子受到的洛侖茲力與電場(chǎng)斥力相平衡，在兩側(cè)建立起一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差即霍爾電壓。正交電場(chǎng)和電流強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的乘積之比就是霍爾系數(shù)。平行電場(chǎng)和電流強(qiáng)度之比就是電阻率。參加材料導(dǎo)電過(guò)程的不僅有帶負(fù)電的電子，還有帶正電的空穴?；魻栃?yīng)分析儀作為測(cè)定半導(dǎo)體材料的電磁特性的儀器可以得到材料的載流子濃度、遷移率、電阻率及霍爾系數(shù)等數(shù)據(jù)，是掌握半導(dǎo)體材料特性所必需的設(shè)備。五原子力顯微鏡〔AFM〕原子力顯微鏡的原理：將一個(gè)對(duì)微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品外表輕輕接觸，由于針尖尖端原子與樣品外表原子間存在極微弱的排斥力，通過(guò)在掃描時(shí)控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于針尖與樣品外表原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的外表方向起伏運(yùn)動(dòng)。利用光學(xué)檢測(cè)法或隧道電流檢測(cè)法，可測(cè)得微懸臂對(duì)應(yīng)于掃描各點(diǎn)的位置變化，從而可以獲得樣品外表形貌的信息。激光檢測(cè)原子力顯微鏡：如下圖，激光器發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)光學(xué)系統(tǒng)聚焦在微懸臂反面，并從微懸臂反面反射到由光電二極管構(gòu)成的光斑位置檢測(cè)器。在樣品掃描時(shí)，由于樣品外表的原子與微懸臂探針尖端的原子間的相互作用力，微懸臂將隨樣品外表形貌而彎曲起伏，反射光束也將隨之偏移，通過(guò)光電二極管檢測(cè)光斑位置的變化，就能獲得被測(cè)樣品外表形貌的信息。在系統(tǒng)檢測(cè)成像全過(guò)程中，探針和被測(cè)樣品間的距離始終保持在