CN105606982B - 一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，包括：氮化物发光二极管、外加电流源、XRD测试组件和磁场发生装置，其特征在于：氮化物发光二极管侧壁形成磁性材料，在所述氮化物发光二极管的P型电极和N型电极两端通入电流，置于XRD测试组件的样品台上，通过磁场发生装置在氮化物发光二极管周围产生磁场，使氮化物发光二极管产生磁场‑电场‑应力耦合效应，利用XRD单晶衍射进行原位测试发光二极管在磁场和电场变化过程中的晶格常数，进而原位控制磁场和电场的大小，调控氮化物的应力变化，使发光二极管获得最高发光效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体光电器件和测试领域，特别是一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统。
背景技术
现今，发光二极管（LED），特别是氮化物发光二极管因其较高的发光效率，在普通照明领域已取得广泛的应用。但是，由于III族氮化物为纤锌矿结构，沿C轴方向原子排布缺乏反演对称中心，形成III族原子（Al/In/Ga）极性面和N极性面。N原子的电负性比III族原子大，形成的共价键具有强的离子性，产生自发极化现象。同时，当晶体受外界压力作用时，正负离子芯位置发生变化，会产生压电极化作用。由于III族氮化物的压电极化形成的极化场，导致当电流通过氮化物时会产生电场变化，引起极化场发生移动，从而使晶格受到的应力发生变化，但目前缺乏可实时测量和控制的方法。
鉴于现有技术尚无可原位测试氮化物发光二极管磁电应力变化的方法，因此有必出一种新的氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，原位监控和测试磁场和电场变化下的应力变化，进而可通过原位控制磁场强度，调节一定电流条件下最佳的应力，获得氮化物发光二极管最高的发光效率。
本发明公开了一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，包括：氮化物发光二极管、外加电流源、XRD测试组件和磁场发生装置，其特征在于：所述氮化物发光二极管侧壁形成磁性材料，在氮化物发光二极管的P型电极和N型电极两端通入电流，置于XRD测试组件的样品台上，通过磁场发生装置在氮化物发光二极管周围产生磁场，使氮化物发光二极管产生磁场-电场-应力耦合效应，利用XRD单晶衍射进行原位测试发光二极管在磁场和电场变化过程中的晶格常数及应力变化，进而原位控制磁场和电场的大小，调控氮化物的应力变化，使发光二极管获得最高发光效率。
进一步地，所述磁性材料为Ni、Co、Mn磁性单质或FeCo、Fe3O4、Cr2O3、Fe2CrSi化合物。
进一步地，所述磁性材料的形成方法为磁控溅射、电子束蒸发、化学气相沉积、液相外延、旋涂法、等离体辅助化学气相沉积等。
进一步地，所述磁性材料的厚度为1nm~100μm。
进一步地，所述磁场发生装置为线圈磁场或电磁铁磁场。
进一步地，所述XRD测试组件包括入射的X射线、探测器等，用于测量氮化物的晶格常数。
进一步地，所述氮化物晶格常数采用ω-2θ的扫描方式。
进一步地，所述氮化物发光二极管包括衬底、N型氮化物、MQW多量子阱和P型氮化物。
附图说明
图1为本发明实施例1的氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统的示意图。
图2为本发明实施例2的氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统的示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提出的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统的结构如图1所示。首先，氮化物发光二极管包括衬底、N型氮化物、多量子阱、P型氮化物、P型电极和N型电极，将P型电极和N型电极两端分别接上外加电流源的正电极和负电极，通入电流；其次，将侧壁镀上厚约100nm的Fe3O4磁性材料的氮化物发光二极管放在XRD测试组件（包括X射线、探测器等）的样品台上，然后，在氮化物发光二极管的两侧设置电磁铁磁场作为磁场发生装置，即在氮化物发光二极管的两侧施加N/S磁极的磁场，利用X射线衍射原理，将X射线照射在氮化物发光二极管上，采用ω-2θ的扫描方式，通过探测器收集信号，可以原位测试在电场和磁场变化条件下氮化物发光二极管的晶格常数及应力变化（通过测得的晶格常数，利用应力计算公式，可计算出应力变化），研究在一定电场作用下获得最佳应力和发光效率所需要的磁场大小。进而，在一定电场条件下，通过改变磁场，获得氮化物发光二极管最佳应力和发光效率。
实施例2
与实施例1区别在于，本实施例通过改变磁场的磁极，将原N磁极变换为S磁极，原S磁极变换为N磁极来改变磁场方向，通过改变一定电场条件下的磁场大小和方向，获得氮化物发光二极管最佳应力和发光效率对应的电场和磁场的方向和大小，调控氮化物的应力变化，从而提升发光二极管的发光效率，使氮化发光二极管实现最高的发光效率输出。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非用于限定本发明，本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修饰和变动，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应视权利要求书范围限定。
Claims (8)
1.一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，包括：氮化物发光二极管、外加电流源、XRD测试组件和磁场发生装置，其特征在于：所述氮化物发光二极管侧壁形成磁性材料，在氮化物发光二极管的P型电极和N型电极两端通入电流，置于XRD测试组件的样品台上，通过磁场发生装置在氮化物发光二极管周围产生磁场，使氮化物发光二极管产生磁场-电场-应力耦合效应，利用XRD测试组件进行原位测试发光二极管在磁场和电场变化过程中的晶格常数，进而原位控制磁场和电场的大小，调控氮化物的应力变化，使发光二极管获得最高发光效率。
2.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，其特征在于：所述磁性材料为Ni、Co、Mn磁性单质中的任意一种或FeCo、Fe3O4、Cr2O3、Fe2CrSi化合物中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，其特征在于：所述磁性材料的形成方法为磁控溅射、电子束蒸发、化学气相沉积、液相外延、旋涂法中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，其特征在于：所述磁性材料的厚度为50nm~900nm。
5.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，其特征在于：所述磁场发生装置为线圈磁场或电磁铁磁场。
6.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，其特征在于：所述XRD测试组件包括X射线和探测器，用于测量氮化物的晶格常数。
7.根据权利要求6所述的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，其特征在于：所述晶格常数采用ω-2θ的扫描方式测量。
8.根据权利要求1所述的一种氮化物发光二极管磁电应力耦合的原位测试系统，其特征在于：所述氮化物发光二极管包括衬底、N型氮化物、MQW多量子阱和P型氮化物。
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