電致發光樣本分析裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種用于分析電致發光樣本的裝置，所述裝置包括：脈沖發生器，所述脈沖發生器用于將脈沖驅動信號施加到電致發光樣本；電致發光檢測器，所述電致發光檢測器用于接收根據脈沖驅動信號的施加而從電致發光樣本發射的電致發光，由此獲得光接收信號；溫度控制器，所述溫度控制器用于改變電致發光樣本的溫度；以及電致發光瞬態光譜分析單元，所述電致發光瞬態光譜分析單元用于分析光接收信號的根據電致發光樣本的溫度變化而被延遲的時分部分的變化，并獲得與在電致發光樣本中存在的缺陷型電荷陷阱有關的信息。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于檢測和分析的裝置，更具體而言，涉及一種用于分析電致發光(EL)樣本的裝置。
技術介紹
太陽能電池，作為將太陽能轉換成電能的半導體器件，具有P型半導體和η型半導體的結形式，并且具有與二極管相同的基本結構。當光入射在半導體上時，在吸收的光與構成半導體的材料之間發生相互作用。然后，產生具有負電荷和電子以及具有正電荷的正空穴(其中電子丟失)，從而允許電流流動或產生電。這被稱作光電效應。有兩種類型的半導體，一種是吸引具有負電荷的電子的η型半導體，另一種是牽引具有正電荷的正空穴的P型半導體。太陽能電池將這兩種類型的半導體結合在一起。一般地，在半導體中產生的負電荷被拉向η型半導體，而正電荷被拉向P型半導體。因此，負電荷和正電荷分別聚集在任一電極處。通過將這兩個電極用電導線連接，可以獲得電流和電能。這里，正電荷和負電荷的數目變得相同。因此，只要有光，就可以連續地產生電能。即，一旦有光入射，則在半導體內發生光與材料之間的相互作用以產生正電荷和負電荷，并且通過電荷放電到外部而使電流動，從而允許電能來操作電機或將燈點亮。相應地，太陽能電池不僅可以將太陽光轉換成電，也可以將來自突光燈的光轉換成電。使用太陽能電池的太陽能光伏發電系統被期待著能夠為由全球變暖所導致的環境問題和能源問題提供至少一個解決方案，并且太陽能光伏能被期待著在2100年提供全球能源的大約70%。實現能源愿景的最重要問題之一是能源轉換的改善。盡管晶體硅太陽能電池占據整個太陽能產品的大約90%，但是它們的效率(目前大約為24. 7%)局限于最多改善到29%，因而難以期望效率的明顯改善。歸功于基于III-V化合物半導體技術的具有InGaP/InGaAs/Ge的3結結構的太陽能電池的密集操作，已經實現了 40. 8%的效率，并且期望通過諸如4結、5結等的多結來實現大于50%的超高效率。LED (發光二極管)利用了在為激發態的導帶中的半導體的電子移動到為基態的價帶的發光過程(電子-空穴的發光復合)。用于實際LED的是化合物半導體，其帶隙結構是直接躍遷類型。這是因為只有在位于導帶底部的電子的動量與位于價帶頂部的正空穴的動量幾乎相同時才能實現高可能性的發光復合。LED的發光顏色由構成有源層(S卩，發光區)的半導體材料的能帶隙來確定。GaAs的帶隙為大約1.43eV，并且發射870nm的近紅外線。可見光LED使用具有更大能帶隙的材料。用于高效率LED的是經由具有彼此不同的能帶隙的多個化合物半導體薄膜的外延生長而制造出的多層薄膜。對于用于板的材料，使用GaAs (紅外線 可見光)或GaP (可見光)，并且藍寶石(Al2O3)或碳化硅(SiC)用于藍光到紫外線。在LED發展的早期，使用單個p-n結?？拷谋M層的η型區或ρ型區用作發光結層。這是含有雜質的區域，因而難以獲得高效率的LED。改善發光效率的最常用的方法是雙異質(DH)結構，在雙異質結構中ρ型區和η型區的帶隙比有源層的帶隙大。在通過使有源層變薄來增強將電子和正空穴限制在量子阱結構中的效果的同時，已經試圖改善在帶端的電子狀態的密度。光功率與進入LED的電流的比(即，外量子效應)由從芯片發射光的效率以及發光復合比(即，內量子效應)除去包括電極的串聯電阻所引起的焦耳損耗來決定。LED包括板和電極，通過板和電極來吸收由有源層產生的一些光。優選地，板材料的帶隙比有源層的帶隙大。除了半導體材料以外，目前正在研究由模料引起的表面粗糙和效率惡化的問題。作為對于太陽能電池和LED器件必須解決的固有問題之一，缺陷電荷陷阱影響了當在捕獲激活的電子和空穴時通過改變操作條件來操作器件時的操作特性。因此，為了取代這種器件結構作為下一代器件，需要具有可重復性和耐久性的器件特性，并且不僅需要對尚未解決的薄膜進行系統研究，而且還需要對在多層結構中捕獲電子和空穴的過程、陷阱在光激活多層結構中的分布和結構、以及能量分布進行系統研究。在太陽能電池和LED結構中存在陷阱的情況下，能夠捕獲電荷的陷阱的數量與其尺寸相比相對地增多，并且在各個能級中都存在陷阱。在多晶體結構的器件薄膜的情況下，認為除了已知的缺陷陷阱以外，還可能存在更多的陷阱，但是由于材料的能帶隙的限制，沒 有可以覆蓋全部缺陷陷阱的分析方法，如果只使用一種分析技術，則可觀察到的陷阱的范圍受到限制。此外，層之間的被認為肯定存在的界面缺陷陷阱被預期到會影響器件的操作特性，因而不能忽視分析表面和界面的方法的重要性。因此，預期到在光電器件中界面陷阱(IT)和表面陷阱(ST)以及電荷陷阱(CT)將影響電荷分離及其在結構中的工作壽命，因為不同于其它器件的暴露于外部環境的太陽能電池隨著時間的增加更易受到缺陷陷阱的影響。因此，通過分析電荷陷阱的準確起源并追蹤和控制其成因，可以為當前所要求的低成本、高效率的太陽能電池和LED器件做出貢獻。對利用諸如ELTS的光電物理原理來分析非破壞性電荷陷阱的研究對于在下一代太陽能電池和LED器件領域中驗證大范圍的陷阱和評估器件性能是必要的。
技術實現思路
技術問題本專利技術提供一種用于分析電致發光樣本的裝置，所述裝置可以驗證與存在于諸如太陽能電池和LED的EL發射器件內的缺陷電荷陷阱的分布、結構以及能量分布有關的信肩、O本專利技術還提供一種用于分析電致發光樣本的裝置，所述裝置可以經由一個分析裝置來一體地分析與EL發射器件的壽命和EL圖像有關的信息以及與缺陷電荷陷阱有關的信肩、O本專利技術還提供一種用于分析電致發光樣本的裝置，所述裝置可以在用于驗證EL發射器件的表面缺陷的微單元中攝像并提供EL圖像。技術方案本專利技術的一個方面的特點在于提供一種分析電致發光樣本的裝置，所述裝置包括脈沖發生器，所述脈沖發生器被配置為將脈沖驅動信號施加到電致發光樣本；電致發光(EL)檢測器，所述電致發光檢測器被配置為通過接收由于脈沖驅動信號的施加而從電致發光樣本發射的電致發光來獲得光接收信號；溫度控制器，所述溫度控制器被配置為改變電致發光樣本的溫度；以及電致發光瞬態光譜(ELTS)分析單元，所述電致發光瞬態光譜分析單元被配置為通過分析光接收信號的瞬態部分根據電致發光樣本的溫度變化的變化來獲得與存在于電致發光樣本中的缺陷電荷陷阱有關的信息。在一個實施例中，脈沖發生器可以產生與電致發光樣本通過溫度控制器的溫度變化相對應的方波脈沖，并且EL檢測器可以在方波脈沖被施加時響應于方波脈沖來檢測從電致發光樣本發射的EL。在一個實施例中，通過EL檢測器獲得的光接收信號可以是光電流信號、光電壓信號以及電容信號中的一種。ELTS分析單元可以通過在光接收信號的瞬態部分中對兩個時間點采樣、計算在兩個采樣時間點處的光接收信號的差、以及利用光接收信號的差根據溫度變化而變化的關系，來獲得與缺陷電荷陷阱的激活能級、缺陷電荷陷阱的濃度以及缺陷電荷陷阱的捕獲截面有關的信息中的至少一種。ELTS分析單元還可以通過分析在固定溫度下獲得的光接收信號的瞬態部分來獲 得壽命信息，壽命信息可以是與少數載流子和缺陷電荷陷阱有關的信息中的至少一種，并且可以通過計算呈指數地變化的瞬態部分的時間常數來獲得。根據本專利技術的一個實施例的用于分析電致發光的裝置還可以包括攝像設備，所述攝像設備被配置為獲得從電致發光樣本發射的EL的EL圖像；以及表面缺陷分析單元，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙薰英，李東和，郭東昱，崔炫烈，
申請(專利權)人：東國大學校山學協力檀，
類型：
國別省市：