CN110621967B - 分光测定装置及分光测定方法 - Google Patents

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Abstract

分光测定装置是测定自试样发出的被测定光的分光测定装置，具备：积分球，其具有内壁面及安装孔；接合器，其具有引导被测定光的引导孔，且配置于积分球；板，其具有自积分球的外侧覆盖引导孔且载置试样的第1面、及第2面，且使被测定光透过；保持器，其具有载置板的凹部，且安装于安装孔；及分光检测器，其检测被测定光。凹部包含：与第2面相对的底面、及包围板的周围的侧面。底面及侧面由反射被测定光的反射材覆盖。

Description

分光测定装置及分光测定方法
技术领域
本发明涉及一种分光测定装置及分光测定方法。
背景技术
专利文献1公开有测定发光元件的量子效率的测定装置。该测定装置具备：积分球，其配设有发光元件；驱动·测量电路，其对发光元件予以电流驱动；及测定装置，其用于测量发光元件的发光光谱。发光元件被载置于利用上下机构可上下移动的载台的载置面上，且露出于积分球内。在该测定装置中，利用驱动·测量电路对发光元件予以电流驱动，并测量此时自发光元件发出的被测定光的发光特性(光谱分布)。另外，在该测定装置中，通过在积分球设置用于入射激发光的激发光入口，而测量通过将激发光照射至发光元件而自发光元件发出的荧光等的发光特性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-309323号公报
专利文献2：日本特开2007-198983号公报
发明内容
发明所要解决的问题
作为评估例如LED等的发光元件(试样)的发光特性的项目，有由被放出至试样外部的光子数相对于所注入的电子数的比例定义的外部量子效率。外部量子效率使用EL(电致发光)法测定。另外，外部量子效率还由来自试样的发光的光子数相对于试样吸收的激发光的光子数的比例即发光量子产率定义。该发光量子产率使用PL(光致发光)法测定。再者，作为评估由发光元件使用的发光材料的项目，有内部量子效率。也有该内部量子效率被认为是自试样提取的电荷等相对于试样吸收的激发光的光子数的比例的情况。在这些量子效率(也称为量子效率)的测定中使用例如专利文献1所记载的测定装置。此处，为了高精度地测定试样的量子效率，优选自试样发出的被测定光在积分球内以例如接近100％的高反射率反射。
然而，在专利文献1所记载的测定装置中，露出于积分球内的载置面吸收被测定光。因而，难以高精度地测定试样的量子效率的值。另外，在该测定装置中，即使在假设由反射材覆盖露出于积分球内的载置面的情况下，由于试样与反射面(载置面)直接接触，因而有损伤或污染附着于反射面的担忧。这样，若损伤或污染附着于反射面，则在该反射面的附着有损伤或污染的部分中被测定光的反射率降低，且被测定光被吸收。因而，在此情况下，也难以高精度地测定试样的量子效率等的特性。
本发明鉴于这样的问题而完成，其目的在于，提供一种能够高精度地测定试样的特性的分光测定装置及分光测定方法。
解决问题的技术手段
本发明的分光测定装置是测定自试样发出的被测定光的分光测定装置，具备：积分球，其具有反射被测定光的内壁面、及自内壁面朝向外部延伸的安装孔；接合器，其具有引导被测定光的引导孔，且配置于安装孔；板，其具有自积分球的外侧覆盖引导孔且载置试样的第1面、及配置于与第1面相反侧的第2面，且使被测定光透过；保持器，其具有收纳板的凹部，且安装于积分球；及分光检测器，其检测自积分球输出的被测定光，凹部包含与第2面相对的底面、及包围板的周围的侧面，底面及侧面由反射被测定光的反射材覆盖。
本发明的分光测定方法是使用具有反射自试样发出的被测定光的内壁面、及自内壁面朝向外部延伸的安装孔的积分球而测定被测定光的分光测定方法，包含：载置步骤，其将试样载置于具有第1面及配置于与第1面相反侧的第2面且使被测定光透过的板的第1面；收纳步骤，其将板收纳于具有凹部的保持器的凹部，该凹部包含与第2面相对的底面、及包围板的周围的侧面；配置步骤，其将具有引导被测定光的引导孔的接合器以引导孔由第1面自积分球的外侧覆盖的方式配置于板上，将保持器安装于积分球且将接合器配置于安装孔；及检测步骤，其通过分光检测器检测自积分球输出的被测定光，底面及侧面由反射被测定光的反射材覆盖。
在本发明的分光测定装置及分光测定方法中，自试样发出的被测定光在积分球内重复反射。此处，入射至板的第1面的被测定光透过板且在保持器的凹部的由反射材覆盖的底面及侧面反射，再次返回积分球内且重复反射。这样，由于积分球内的凹部的底面及侧面反射被测定光，因而可制作虚拟地将试样配置于积分球内的状况。由此，能够高精度地测定试样的特性。
板也可以与侧面嵌合。另外，在收纳步骤中，也可以以板嵌合于凹部的侧面的方式进行收纳。由此，能够容易地进行板相对于保持器的相对定位。
板也可以还具有露出于第1面的第1电极、及露出于第2面的第2电极，第1电极与第2电极也可以彼此电连接。由此，能够经由第1电极及第2电极电连接第1面上的试样与外部装置。
板也可以还具有自第1面遍及第2面延伸的贯通孔、及设置于贯通孔内的第1导电体，第1导电体也可以电连接第1电极与第2电极。由此，能够尽量减小可露出于积分球内的第1电极的大小。
凹部也可以还包含设置于底面的孔部、及设置于孔部内的第2导电体，第2导电体也可以与第2电极电连接。由此，仅通过例如以电极与第2电极接触的方式将板载置于保持器的凹部，而能够电连接第1面上的试样与外部装置。
上述的分光测定装置也可以还具备与第2导电体电连接的电源。由此，能够将电流及电压中的至少一者供给至试样。
上述的分光测定装置也可以还具备与第2导电体电连接且检测产生于试样的电流及电压中的至少一者的电气检测器。由此，例如能够检测因激发光的照射而在试样产生的电流及电压中的至少一者。
接合器也可以还具有朝底面按压板的按压部。另外，在配置步骤中，也可以以朝凹部的底面按压板的方式将接合器安装于保持器。通过这样的配置步骤及设置按压部，而能够利用简单的作业容易地将板保持于凹部内。由此，能够抑制当将板固定于保持器时损伤或污染附着于凹部内的风险。即，能够进一步抑制在凹部内被测定光的反射率降低。因而，能够进一步高精度地测定试样的特性。
板的厚度也可以为侧面自底面起的高度以下。当板的厚度厚于侧面的高度时，有被测定光自侧面偏离并由其他部件吸收的担忧。因而，通过将板的厚度设为侧面自底面起的高度以下，而能够抑制被测定光自侧面偏离并被吸收。因而，能够进一步高精度地测定试样的特性。
引导孔也可以包含朝向积分球的中心部扩径的锥形形状。由此，由于能够使引导孔的形状接近积分球的内壁面的形状，因而能够更高精度地测定被测定光。即，能够更高精度地测定试样的特性。
发明的效果
根据本发明，能够高精度地测定试样的特性。
附图说明
图1是示意性地显示一个实施方式的分光测定装置的结构的图。
图2是图1所示的分光测定装置的立体图。
图3是图1所示的分光测定装置的俯视图。
图4是沿图3所示的IV-IV线的截面图。
图5是试样安装部的俯视图。
图6是沿图5所示的VI-VI线的截面图。
图7是自斜上方观察板的立体图。
图8是自斜下方观察板的立体图。
图9是显示透明基板的第1面的正面图。
图10是沿图9所示的X-X线的截面图。
图11是显示透明基板的第2面的背面图。
图12是显示图6所示的保持器的结构的截面图。
图13是载置部的立体图。
图14是显示利用EL法测定试样的量子效率的分光测定方法的一个例子的流程图。
图15是显示利用PL法测定试样的量子效率的分光测定方法的一个例子的流程图。
图16是变形例的板的立体图。
图17是变形例的载置部的立体图。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边详细地说明本发明的分光测定装置及分光测定方法的实施方式。在附图的说明中对相同的要素赋予相同的符号，且省略重复的说明。
(实施方式)
图1是示意性地显示一个实施方式的分光测定装置1的结构的图。在图1中，积分球10以截面(与下述的图4相同的截面)显示。本实施方式的分光测定装置1具备：激发光供给部3、电源4、电气检测器5、数据处理部6、积分球10、及分光检测器60，且对自作为成为测定对象的样品的试样2发出的被测定光予以分光检测。再者，本实施方式的分光测定装置1伴随着激发光的照射而检测自试样2产生的光伏电流。被测定光是例如伴随着激发光对于试样2的照射而自试样2产生的光、照射至试样2的激发光中的未被试样2吸收的光、伴随着电流或电压对于试样2的供给而自试样2产生的光、或这些光的组合等。
激发光供给部3对于测定对象的试样2照射用于测定试样2的发光特性的激发光。在图1所示的构成例中，激发光供给部3由激发光源3a、及将自激发光源3a供给的光朝积分球10导光的光导3b构成。光导3b安装于积分球10的安装孔12。
分光检测器60检测自积分球10输出的被测定光。具体而言，分光检测器60检测在积分球10的内壁面10a多重反射的被测定光，将该被测定光检测为波长成分，并输出与该被测定光的每一波长的光强度相关的检测信号。分光检测器60与数据处理部6连接，将该检测信号输出至数据处理部6。
电源4经由试样安装部20与试样2电连接，且对试样2供给电流。
电气检测器5经由试样安装部20与试样2电连接，例如，检测伴随着来自激发光供给部3的激发光的照射而在试样2产生的电流及电压中的至少一者，并输出检测信号。电气检测器5与数据处理部6连接，将该检测信号输出至数据处理部6。
数据处理部6是例如个人计算机、或智能设备、云服务器等，与激发光源3a、分光检测器60、电源4、及电气检测器5电连接。数据处理部6基于自分光检测器60输出的检测信号而计算例如量子效率等的试样2的特性。另外，数据处理部6基于自电气检测器5输出的检测信号而计算例如光伏电流及/或内部量子效率等的试样2的特性。再者，数据处理部6控制激发光源3a、分光检测器60、电源4、及电气检测器5。数据处理部6与其他构成要素之间的连接并不限于有线，可以为无线，也可以为利用网络通信的连接。
图2是分光测定装置1的立体图。图3是分光测定装置1的俯视图。图4是沿图3所示的IV-IV线的截面图。在各图中，为了易于理解而显示有XYZ正交坐标系。分光测定装置1用于对被测定光予以分光检测而测定EL法及/或PL法的量子效率等的试样2的特性。试样2是例如LED(Light Emitting Diode(发光二极管))等的无机发光元件。如图2、图3、及图4所示，分光测定装置1具备积分球10、试样安装部20、及分光检测器60。
积分球10具有反射被测定光的内壁面10a。内壁面10a被施以例如硫酸钡等的高扩散反射剂的涂布、或由例如Spectralon(注册商标)等的高扩散反射材形成。积分球10还具有安装孔11、12、13、预备孔14、及安装螺孔15。安装孔11、12、13分别自积分球10的内壁面10a朝向外部延伸。
安装孔11是用于安装试样安装部20的孔。安装孔11设置于积分球10的Z方向上的一端部。安装孔12是用于安装激发光供给部3的孔。安装孔12设置于积分球10的Z方向上的另一端部。即，安装孔12相对于安装孔11夹着积分球10的中心部C0而位于相反侧。安装孔13是用于安装分光检测器60的孔。安装孔13设置于积分球10的X方向上的一端部。在一个例子中，安装孔13设置于位于距安装孔11及安装孔12等距离的位置。预备孔14设置于积分球10的Y方向上的一端部。在一个例子中，预备孔14设置于位于距安装孔11、安装孔12、及安装孔13等距离的位置。预备孔14由例如插头(未图示)堵塞。插头的露出于积分球10内的部分与积分球10的内壁面10a构成连续面。对插头的该部分，施以与内壁面10a同样的高扩散反射剂的涂布、或由与内壁面10a同样的高扩散反射材形成。安装螺孔15是用于利用安装螺钉(未图示)将积分球10安装于例如台架(未图示)的孔。安装螺孔15设置于积分球10的X方向上的另一端部。即，安装螺孔15相对于安装孔13夹着积分球10的中心部C0而位于相反侧。
图5是试样安装部20的俯视图。图6是沿图5所示的VI-VI线的截面图。试样安装部20呈以Z方向为中心轴方向的圆柱形状。试样安装部20如图5及图6所示具有：接合器30、保持器罩32、板40、及保持器50。接合器30是以Z方向为中心轴方向的圆筒状的部件。接合器30配置于安装孔11。具体而言，接合器30以其中心轴通过积分球10的中心部C0的方式被收纳于安装孔11内。接合器30如图6所示包含：在Z方向上彼此相对的端面31a及端面31b、自端面31a至端面31b贯通的引导孔31c、以及设置于Z方向上的端面31a侧的凸缘部31d。端面31b是本实施方式中的按压部。
端面31a如图4所示配置于与积分球10的内壁面10a连接的位置。引导孔31c以其中心轴相对于通过积分球10的中心部C0的直线倾斜的方式沿安装孔11延伸。换言之，相对于通过中心部C0的直线成为非对称的形状(例如参照图5)。这是为了防止自斜方向入射的激发光由接合器30遮挡。引导孔31c由反射被测定光的反射材覆盖，以被测定光在积分球10内多重反射的方式引导被测定光。引导孔31c被施以与内壁面10a同样的高扩散反射剂的涂布、或由与内壁面10a同样的高扩散反射材形成。引导孔31c包含朝向积分球10的中心部C0逐渐扩径的锥形形状。凸缘部31d如图6所示沿接合器30的外周面设置。
保持器罩32如图6所示是以Z方向为中心轴方向的圆筒状的部件。保持器罩32相对于接合器30设置于与Z方向上的中心部C0相反侧。保持器罩32的一端部与接合器30一起插入于安装孔11(参照图4)。保持器罩32如图6所示包含：在Z方向上彼此相对的端面32a及端面32b、自端面32a延伸至端面32b的贯通孔32c、以及设置于Z方向上的端面32b侧的凸缘部32d。端面32a在安装孔11内抵接于凸缘部31d的端面31b侧的面。在贯通孔32c的Z方向上的中心部C0侧的一端部插入有接合器30的除了凸缘部31d的部分。贯通孔32c的内径与接合器30的该部分的外径相同、或略小。凸缘部32d沿保持器罩32的外周面设置。凸缘部32d的外径大于安装孔11的内径。凸缘部32d包含沿Z方向延伸的一对定位孔33。一对定位孔33在X方向上夹着贯通孔32c在两侧排列而设置。
板40如图6所示设置于保持器罩32的贯通孔32c内。图7是自斜上方观察板40的立体图。图8是自斜下方观察板40的立体图。板40如图7及图8所示具有透明基板41、一对金属销45、以及一对电极46。一对电极46是本实施方式中的第1电极。透明基板41由例如石英玻璃或合成石英玻璃等的透明材料构成，使自试样2发出的被测定光透过。透明基板41自Z方向观察呈圆形状。透明基板41包含：与Z方向交叉的第1面41a、配置于与第1面41a相反侧的第2面41b、及自第1面41a遍及第2面41b贯通的一对定位孔43。
在第1面41a载置有试样2。在一个例子中，在第1面41a的中心位置配置有试样2。第1面41a与试样2通过例如油膏而相互固定。第1面41a覆盖引导孔31c的端面31b侧(即，积分球10的外侧)的开口，且抵接于接合器30的端面31b。一对定位孔43如图7及图8所示分别设置于在Y方向上隔着透明基板41的中心位置而对称的位置。
图9是显示透明基板41的第1面41a的正面图。图10是沿图9所示的X-X线的截面图。图11是显示透明基板41的第2面41b的背面图。如图9、图10、及图11所示，透明基板41还包含自第1面41a遍及第2面41b延伸并贯通的一对电极孔42。一对电极孔42是本实施方式中的贯通孔。一对电极孔42分别设置于在X方向上隔着透明基板41的中心位置而对称的位置。一对电极孔42如图10及图11所示分别包含与Z方向交叉的阶差面42a。阶差面42a配置于第1面41a与第2面41b之间。另外，一对电极孔42如图10及图11所示还包含自第1面41a延伸至阶差面42a的第1孔部42b、及自阶差面42a延伸至第2面41b的第2孔部42c。第1孔部42b自Z方向观察呈圆形状。第1孔部42b经由阶差面42a连结于第2孔部42c。第2孔部42c自Z方向观察呈以Y方向为长轴的长圆形状。第2孔部42c的内径的最小值大于第1孔部42b的内径。
再次参照图7及图8。一对金属销45呈以Z方向为中心轴方向的阶梯式圆柱形状。一对金属销45分别插入于一对电极孔42。一对金属销45包含经由阶差面(未图示)彼此连结的第1柱部45a(参照图6)及第2柱部45b(参照图6及图8)。第1柱部45a及第2柱部45b是本实施方式中的第1导电体，第2柱部45b的底面是本实施方式中的第2电极。第1柱部45a与第2柱部45b彼此连结且电连接。一对金属销45的阶差面与Z方向交叉，且分别抵接于一对电极孔42的阶差面42a。第1柱部45a自Z方向观察呈圆形状。第1柱部45a设置于第1孔部42b内。具体而言，第1柱部45a插入于第1孔部42b。在一个例子中，第1柱部45a的外径与第1孔部42b的内径相同、或略小。第1柱部45a的Z方向上的中心部C0侧的一端部自第1面41a突出。
第2柱部45b如图8所示自Z方向观察呈长圆形状。第2柱部45b插入于第2孔部42c。第2柱部45b的外形以沿第2孔部42c的内形的方式形成。第2柱部45b的短轴的长度与第2孔部42c的短轴的长度相同，第2柱部45b的长轴的长度略小于第2孔部42c的长轴的长度。第2柱部45b的底面露出于第2面41b。一对电极46如图7所示露出于第1面41a。具体而言，一对电极46设置于第1面41a上，分别覆盖一对金属销45的第1柱部45a的自第1面41a突出的一端部。一对电极46与一对第1柱部45a分别电连接。另外，一对电极46经由未图示的接合引线等与试样2的一对电极电连接。
图12是显示图6所示的保持器50的结构的截面图。保持器50与接合器30及保持器罩32一起安装于积分球10。保持器50如图12所示具有主体部51及载置部55。主体部51呈以Z方向为中心轴方向的圆柱状。主体部51包含：安装部51a、槽部51b、一对定位销51c、小径部51d、以及配线51e。安装部51a呈以主体部51的中心轴为中心轴的圆柱形状，设置于主体部51的Z方向上的中心部C0侧的一端侧。安装部51a插入于保持器罩32的贯通孔32c(参照图6)。在一个例子中，安装部51a的外径与贯通孔32c的内径相同、或略小。另一方面，安装部51a的外径小于主体部51的外径的最大值。在安装部51a上安装有载置部55。槽部51b以Z方向为深度方向且在周向延伸，设置于主体部51的一端侧。槽部51b沿安装部51a的外周形成。在槽部51b嵌合有保持器罩32的端面32b侧的另一端部。
一对定位销51c设置于主体部51的一端侧，相对于槽部51b形成于主体部51的径向的外侧。一对定位销51c沿Z方向延伸，在X方向上夹着安装部51a在两侧排列而配置。一对定位销51c分别设置于与保持器罩32的凸缘部32d的一对定位孔33对应的位置。一对定位销51c分别插入于一对定位孔33。一对定位销51c的外径分别与一对定位孔33的内径相同、或略小。通过一对定位销51c以及一对定位孔33，接合器30经由保持器罩32相对于保持器50在XY平面内被相对地定位。小径部51d设置于主体部51的Z方向上的另一端侧。小径部51d呈以主体部51的中心轴为中心轴的圆柱状，小径部51d的外径小于主体部51的外径的最大值。
载置部55呈以主体部51的中心轴为中心轴的圆柱形状。载置部55插入于保持器罩32的贯通孔32c内(参照图6)。载置部55的外径如图12所示与安装部51a的外径相同。图13是载置部55的立体图。载置部55如图12及图13所示包含：在Z方向上设置于积分球10的中心部C0侧的端面56、在Z方向上自端面56凹陷的凹部57、以及在Z方向上延伸的一对端子58。一对端子58是本实施方式中的第2导电体。端面56在贯通孔32c内抵接于接合器30的端面31b(参照图6)。在凹部57收纳有板40。凹部57包含：与Z方向交叉的底面57a、与XY平面交叉的侧面57b、自底面57a在Z方向延伸的一对电极孔57c、及设置于底面57a的一对定位销57d。一对电极孔57c是本实施方式中的孔部。底面57a及侧面57b由反射被测定光的反射材覆盖。即，底面57a及侧面57b被施以与内壁面10a同样的高扩散反射剂的涂布、或由与内壁面10a同样的高扩散反射材形成。
底面57a自Z方向观察呈圆形状。在底面57a载置有透明基板41。在一个例子中，底面57a的外径略大于透明基板41的外径。底面57a在Z方向上与透明基板41的第2面41b相对。在一个例子中，底面57a抵接于第2面41b。板40由接合器30的端面31b朝底面57a被按压。具体而言，通过第1面41a朝端面31b被按压，而第2面41b朝底面57a被按压。侧面57b自底面57a上升。具体而言，侧面57b沿Z方向自底面57a的缘部延伸至端面56。在一个例子中，侧面57b垂直于底面57a及端面56。侧面57b包围载置于底面57a的透明基板41的周围。侧面57b与透明基板41嵌合。由此，侧面57b规定透明基板41的沿底面57a的XY面内的位置。侧面57b自Z方向观察呈略大于透明基板41的外形的圆形状。透明基板41的厚度为侧面57b自底面57a起的高度以下。即，自底面57a至端面56的Z方向上的距离为自透明基板41的第1面41a至第2面41b的Z方向上的距离以上。
一对电极孔57c自底面57a在Z方向延伸，设置于在X方向上夹着底面57a的中心位置而对称的位置。一对电极孔57c分别设置于与透明基板41的一对电极孔42对应的位置。一对定位销57d如图13所示设置于在Y方向上夹着底面57a的中心位置而对称的位置。一对定位销57d分别设置于与透明基板41的一对定位孔43对应的位置。一对定位销57d分别插入于一对定位孔43。一对定位销57d的外径分别与一对定位孔43的内径相同、或略小。通过一对定位销57d以及一对定位孔43，板40相对于载置部55在绕中心的周向相对地定位。
一对端子58在Z方向延伸，分别设置于一对电极孔57c内。具体而言，一对端子58分别插入于一对电极孔57c。一对端子58由内置于主体部51的弹簧(未图示)而朝向Z方向上的中心部C0侧赋予按压力。一对端子58通过与一对第2柱部45b分别接触而电连接。一对端子58的另一端部如图12所示与主体部51内的配线51e的一端相连。配线51e在主体部51的内部沿Z方向延伸。配线51e的另一端自主体部51的Z方向上的小径部51d侧的外侧面朝向主体部51的外部延伸。此处，当利用EL法测定试样2的量子效率时，配线51e的另一端与设置于主体部51的外部的电源4及电气检测器5相接。由此，一对端子58分别电连接于电源4及电气检测器5的正极及负极。
其次，针对使用本实施方式的分光测定装置1测定试样2的量子效率的分光测定方法进行说明。试样2的量子效率基于被测定光的光谱强度而测定。
试样2的量子效率例如利用EL法测定。图14是显示利用EL法测定试样2的外部量子效率的分光测定方法的一个例子的流程图。首先，将试样2载置于板40(步骤S1：载置步骤)。具体而言，将试样2经由油膏而载置于板40的透明基板41的第1面41a。然后，在试样2的一对电极与板40的一对电极46之间进行引线接合。其次，将板40收纳于保持器50的载置部55的凹部57(步骤S2：收纳步骤)。具体而言，将透明基板41的第2面41b载置于凹部57的底面57a。此时，相对于定位孔43自第2面41b侧插入凹部57的定位销57d。板40的一对第2柱部45b与自凹部57的底面57a突出的一对端子58分别接触。
其次，将接合器30配置于板40上，并将保持器50安装于积分球10(步骤S3：配置步骤)。具体而言，使接合器30的除了凸缘部31d的部分插入保持器罩32的一对定位孔33，且使接合器30的凸缘部31d抵接于保持器罩32的端面32a。然后，相对于保持器罩32的一对定位孔33自定位孔33的端面32b侧分别插入主体部51的一对定位销51c。此时，接合器30的端面31b配置于板40的透明基板41的第1面41a上，利用其重量将板40朝底面57a按压。然后，引导孔31c的端面31b侧的开口由第1面41a覆盖。然后，将保持器50的载置部55与接合器30及保持器罩32一起自接合器30的端面31a侧插入于安装孔11内，而将保持器50安装于积分球10。
其次，将保持器50的主体部51的配线51e的另一端连接于电源4。然后，经由电源4将电流供给至试样2，使试样2发光(步骤S4：发光步骤)。该电流经由配线51e、一对端子58、及一对金属销45被供给至试样2。当对试样2供给电流时，自试样2发出被测定光。自试样2发出的被测定光由接合器30的引导孔31c导引至积分球10内。此处，入射至透明基板41的第1面41a的被测定光透过透明基板41且在保持器50的凹部57的底面57a及侧面57b反射，而再次返回积分球10内且重复反射。
然后，利用分光检测器60检测被测定光(步骤S5：检测步骤)。分光检测器60将与被测定光的每一波长的光强度相关的信号输出至数据处理部6。数据处理部6对该信号予以数据处理，并计算被测定光的光谱强度。其次，数据处理部6基于该光谱强度、及由电源4测定的对试样2供给的电流值，计算试样2的外部量子效率(步骤S6：算出步骤)。具体而言，数据处理部6使用以下的数式算出外部量子效率。
[数1]
Figure BDA0002273223260000131
EQE1是外部量子效率，PNe是被测定光的光子数，e1是对试样2供给的电子数。光子数PNe基于上述光谱强度算出，电子数e1基于上述电流值算出。该外部量子效率EQE1与内部量子效率IQE有如下式那样的关系。
[数2]
EQE1＝IQE×LEE×EIE...(2)
LEE是光提取效率，表示在试样2内产生的光中实际上提取至外部的光的比例。EIE是电子注入效率，表示所有电荷中在试样2的发光层注入的电荷的比例。光提取效率LEE及电子注入效率EIE利用例如周知的方法算出。
继而，针对使用PL法的测定试样2的外部量子效率的方法进行说明。图15是利用PL法测定试样2的外部量子效率的分光测定方法的一个例子的流程图。在该方法中，由于至上述步骤S1～步骤S3为止试样2的EL法的算出外部量子效率的方法相同，因而省略至上述步骤S1～步骤S3为止的说明。在该方法中，激发光供给部3被安装于积分球10的安装孔12。然后，自激发光供给部3的激发光源3a将激发光直接照射至在积分球10内载置于第1面41a上的试样2(步骤S7：照射步骤)。当对试样2照射激发光时，产生由未被试样2吸收的激发光的成分、及因吸收激发光而自试样2发出的成分构成的被测定光。被测定光如上所述在接合器30的引导孔31c反射并被导引至积分球10内。此处，入射至透明基板41的第1面41a的被测定光透过透明基板41且在保持器50的凹部57的底面57a及侧面57b反射，而再次返回积分球10内且重复反射。
然后，利用分光检测器60检测被测定光(步骤S8：检测步骤)。分光检测器60按每一波长成分分离被测定光，并输出与每一波长的光强度相关的信号。然后，分光检测器60将该信号输出至数据处理部6。数据处理部6对该信号予以数据处理，并算出激发光的光谱强度、及自试样2发出的光的光谱强度。其次，数据处理部6基于这些光谱强度算出试样2的内部量子效率(步骤S9：算出步骤)。具体而言，数据处理部6使用以下的数式算出内部量子效率。
[数3]
Figure BDA0002273223260000141
PLQE是利用PL法求取的内部量子效率，PNe是自试样2发出的光的光子数，PNa是试样2吸收的激发光的光子数。光子数PNe基于自试样2发出光的光谱强度算出，光子数PNa基于激发光的光谱强度算出。也可使用该内部量子效率PLQE及以下的关系式测定外部量子效率。
[数4]
EQE2＝PLQE×LEE...(4)
EQE2是外部量子效率。光提取效率LEE利用周知的方法算出。
在本实施方式的分光测定装置1及分光测定方法中，例如，也可通过测定光电流(光吸收电流)，而测定试样2的内部量子效率IQE。在测定该电流的方法中，自激发光供给部3将激发光照射至积分球10内的试样2。数据处理部6如上所述算出试样2吸收的激发光的光子数PNa。电气检测器5测定自试样2提取的电荷、电流、及电压中的至少一者，并输出检测信号。然后，数据处理部6使用以下的数式算出光电流。由于如上所述算出的光电流与试样2的内部量子效率IQE成比例，因而通过测定因激发光对于试样2的照射而产生的光电流，而能够求取试样2的内部量子产率。
[数5]
Figure BDA0002273223260000142
P是光电流，e2是自上述的试样2提取的电荷量。
其次，针对由本实施方式的分光测定装置1及分光测定方法发挥的效果进行说明。在本实施方式的分光测定装置1及分光测定方法中，由于积分球10内的凹部57由反射被测定光的反射材覆盖，因而能够制作虚拟地将试样2配置于积分球10内的状况。即，能够抑制在积分球10内吸收被测定光。再者，由于试样2与凹部57的底面57a及侧面57b经由透明基板41彼此分开，试样2与由反射材覆盖的底面57a及侧面57b不直接接触，因而能够防止损伤或污染利用试样2附着于底面57a及侧面57b。由此，能够进一步抑制在底面57a及侧面57b中被测定光的反射率降低。即，能够抑制在积分球10内被测定光被吸收。因而，能够高精度地测定试样2的内部量子效率及/或外部量子效率等的发光特性。本发明人在将试样2直接载置于由反射材覆盖的面上的状态下同样地测定被测定光之后，确认了无法高精度地测定试样2的内部量子效率及外部量子效率。
在PL法中，通常，为了对于试样2直接照射激发光，优选将试样2以露出于积分球10内的状态配置。其原因在于，若将试样2配置于积分球10外并使激发光经由例如透明基板照射至试样2，则因试样2与透明基板的界面上的全反射而产生自试样2未放出至外部的光子，试样2的量子效率的测定精度降低。另一方面，在EL法中，由于通常为例如使缆线连接于试样2的结构，因而优选以缆线不露出于积分球10内的方式使试样2以露出于积分球10外的状态配置。这是因为在与积分球10的内壁面10a的材料为不同材料的缆线露出于积分球10内的情况下，因缆线吸收被测定光，而难以高精度地测定试样2的外部量子效率或内部量子效率。这样，在PL法与EL法中，通常试样2的配置互不相同。然而，在PL法与EL法中，改变试样2的配置是繁琐的。再者，如上所述改变试样2的配置而测定被测定光，从而会有导致测定的结果产生偏差的担忧。
相对于此，在本实施方式的分光测定装置1及分光测定方法中，由于试样2为露出于积分球10内的状态，因而能够直接照射激发光。再者，通过设为经由板40的金属销45而对试样2供给电流的结构，而能够尽量减小积分球10内的可吸收被测定光的部分。因而，根据本实施方式的分光测定装置1及分光测定方法，能够不改变试样2的配置而进行PL法及EL法两者的测定。另外，由于在PL法与EL法中，通常保持器的结构因试样2的配置不同而不同，因而分别使用不同的保持器。相对于此，在本实施方式的分光测定装置1及分光测定方法中，能够在PL法与EL法中使用相同的保持器50，泛用性较高。再者，也可省去对每一保持器50进行校正的麻烦。
板40与侧面57b嵌合。另外，在收纳步骤S2中，以板40嵌合于侧面57b的方式将板40收纳于凹部57。由此，能够容易地进行板40对于保持器50的相对定位。
一对电极46与第2柱部45b相互电连接。由此，由于能够经由一对电极46及第2柱部45b对第1面41a上的试样2供给电流及电压中的至少一者，因而能够适宜地测定EL法的量子效率。
设置于电极孔42内的第1柱部45a电连接一对电极46与第2柱部45b。这样，通过经由设置于一对电极孔42的第1柱部45a对一对电极46供给电流，而能够尽量减小可露出于积分球10内的一对电极46的大小。即，能够尽量减小在积分球10内可吸收被测定光的部分。由此，能够高精度地测定EL法的量子效率。
端子58与第2柱部45b电连接。由此，仅通过例如以电极46与第2柱部45b接触的方式将板40载置于保持器50的凹部57，而能够对第2柱部45b供给电流及电压中的至少一者。即，能够利用简易的结构对试样2供给电流及/或电流。
电源4与第2柱部45b电连接。由此，能够将电流及电压中的至少一者供给至试样2。
电气检测器5与第2柱部45b电连接，检测在试样2产生的电流及电压中的至少一者。由此，例如能够检测因激发光的照射而在试样2产生的电流及电压中的至少一者。
端面31b朝底面57a按压板40。另外，在配置步骤S3中，以朝底面57a按压板40的方式将接合器30安装于保持器50。由此，能够利用简单的作业容易地将板40保持于保持器50的凹部57。由此，能够抑制当将透明基板41固定于凹部57时损伤或污染附着于凹部57内的风险。即，能够进一步抑制在凹部57内被测定光的反射率降低。因而，能够进一步高精度地测定试样2的量子效率。再者，通过朝底面57a按压板40，而能够保持端子58与第2柱部45b彼此接触的状态。因而，能够更可靠地保持电极46与第2柱部45b彼此电连接的状态。即，能够更可靠地对试样2供给电流及电压中的至少一者。
板40的厚度为侧面57b自底面57a起的高度以下。当板40的厚度厚于侧面57b的高度时，有在接合器30的端面31b与保持器50的载置部55的端面56之间产生间隙的担忧。此时，若被测定光沿着该间隙入射至例如未由反射材覆盖的部件(例如保持器罩32的贯通孔32c)，则有可能被测定光由该部件吸收。因而，通过将板40的厚度设为侧面57b自底面57a起的高度以下，抑制在端面31b与端面56之间产生间隙，而能够进一步抑制在积分球10内被测定光被吸收。因而，能够进一步高精度地测定试样2的量子效率等的发光特性。
引导孔31c包含朝向积分球10的中心部C0扩径的锥形形状。由此，由于能够使引导孔31c的形状接近积分球10的内壁面的形状，因而能够更高精度地测定被测定光。即，能够更高精度地测定试样2的量子效率等的发光特性。
(变形例)
图16是上述实施方式的变形例的板40A的立体图。图17是本变形例的载置部55A的立体图。本变形例与上述实施方式的不同点在于，板40A取代一对金属销45而具有一对夹子电极70、透明基板41A不具有一对电极孔42、及载置部55A的凹部57A还包含一对电极用凹部80。如图16所示，夹子电极70以夹着透明基板41A的X方向上的两端部的方式安装。夹子电极70包含：露出于第1面41a的上部电极70a、及露出于第2面41b的下部电极70b。上部电极70a是本变形例中的第1电极，下部电极70b是本变形例中的第2电极。上部电极70a设置于第1面41a上。上部电极70a经由接合引线90电连接于试样2。下部电极70b与上部电极70a连结，且设置于第2面41b上。下部电极70b与上部电极70a电连接。一对电极用凹部80沿一对夹子电极70的外形设置。如图17所示，一对电极用凹部80自底面57a的分别包含一对电极孔57c的一部分遍及侧面57b而设置。在一对电极用凹部80分别收纳有一对夹子电极70的下部电极70b。一对电极用凹部80的自电极孔57c突出的端子58与一对夹子电极70的下部电极70b分别接触。由此，一对下部电极70b与一对端子58分别电连接。
本发明的分光测定装置及分光测定方法并不限于上述的实施方式及实施例，可进行其他各种变形。例如，可使上述的实施方式及变形例根据所必要的目的及效果而彼此组合。
符号的说明
1…分光测定装置、2…试样、3…激发光供给部、3a…激发光源、3b…光导、4…电源、5…电气检测器、6…数据处理部、10…积分球、10a…内壁面、11、12、13…安装孔、14…预备孔、15…安装螺孔、20…试样安装部、30…接合器、31a、31b、32a、32b、56…端面、31c…引导孔、31d、32d…凸缘部、32…保持器罩、32c…贯通孔、33、43…定位孔、40、40A…板、41、41A…透明基板、41a…第1面、41b…第2面、42…电极孔、42a…阶差面、42b…第1孔部、42c…第2孔部、45…金属销、45a…第1柱部、45b…第2柱部、46…电极、50…保持器、51…主体部、51a…安装部、51b…槽部、51c、57d…定位销、51d…小径部、51e…配线、55、55A…载置部、57、57A…凹部、57a…底面、57b…侧面、57c…电极孔、58…端子、60…分光检测器、70…夹子电极、70a…上部电极、70b…下部电极、80…电极用凹部、90…接合引线。

Claims (20)

1.一种分光测定装置，其特征在于，
是测定自试样发出的被测定光的分光测定装置，
具备：
积分球，其具有反射所述被测定光的内壁面、及自所述内壁面朝向外部延伸的安装孔；
接合器，其具有引导所述被测定光的引导孔，且配置于所述安装孔；
板，其具有自所述积分球的外侧覆盖所述引导孔且载置所述试样的第1面、及配置于与所述第1面相反侧的第2面，且使所述被测定光透过；
保持器，其具有收纳所述板的凹部，且安装于所述积分球；及
分光检测器，其检测自所述积分球输出的所述被测定光，
所述凹部包含与所述第2面相对的底面、及包围所述板的周围的侧面；
所述底面及所述侧面由反射所述被测定光的反射材覆盖，
所述板还具有露出于所述第1面的第1电极、及露出于所述第2面的第2电极，
所述第1电极与所述第2电极相互电连接。
2.如权利要求1所述的分光测定装置，其特征在于，
所述板与所述侧面嵌合。
3.如权利要求1所述的分光测定装置，其特征在于，
所述板还具有自所述第1面延伸到所述第2面的贯通孔、及设置于所述贯通孔内的第1导电体，
所述第1导电体将所述第1电极与所述第2电极电连接。
4.如权利要求2所述的分光测定装置，其特征在于，
所述板还具有自所述第1面延伸到所述第2面的贯通孔、及设置于所述贯通孔内的第1导电体，
所述第1导电体将所述第1电极与所述第2电极电连接。
5.如权利要求3所述的分光测定装置，其特征在于，
所述凹部还包含设置于所述底面的孔部、及设置于所述孔部内的第2导电体，
所述第2导电体与所述第2电极电连接。
6.如权利要求4所述的分光测定装置，其特征在于，
所述凹部还包含设置于所述底面的孔部、及设置于所述孔部内的第2导电体，
所述第2导电体与所述第2电极电连接。
7.如权利要求5所述的分光测定装置，其特征在于，
还具备与所述第2导电体电连接的电源。
8.如权利要求6所述的分光测定装置，其特征在于，
还具备与所述第2导电体电连接的电源。
9.如权利要求5所述的分光测定装置，其特征在于，
还具备与所述第2导电体电连接且检测产生于所述试样的电流及电压中的至少一者的电气检测器。
10.如权利要求6所述的分光测定装置，其特征在于，
还具备与所述第2导电体电连接且检测产生于所述试样的电流及电压中的至少一者的电气检测器。
11.如权利要求7所述的分光测定装置，其特征在于，
还具备与所述第2导电体电连接且检测产生于所述试样的电流及电压中的至少一者的电气检测器。
12.如权利要求8所述的分光测定装置，其特征在于，
还具备与所述第2导电体电连接且检测产生于所述试样的电流及电压中的至少一者的电气检测器。
13.如权利要求1～12中任一项所述的分光测定装置，其特征在于，
所述接合器还具有朝所述底面按压所述板的端面。
14.如权利要求1～12中任一项所述的分光测定装置，其特征在于，
所述板的厚度为所述侧面自所述底面起的高度以下。
15.如权利要求13所述的分光测定装置，其特征在于，
所述板的厚度为所述侧面自所述底面起的高度以下。
16.如权利要求1～12中任一项所述的分光测定装置，其特征在于，
所述引导孔包含朝向所述积分球的中心部扩径的锥形形状。
17.如权利要求13所述的分光测定装置，其特征在于，
所述引导孔包含朝向所述积分球的中心部扩径的锥形形状。
18.如权利要求14所述的分光测定装置，其特征在于，
所述引导孔包含朝向所述积分球的中心部扩径的锥形形状。
19.如权利要求15所述的分光测定装置，其特征在于，
所述引导孔包含朝向所述积分球的中心部扩径的锥形形状。
20.一种分光测定方法，其特征在于，
是使用具有反射自试样发出的被测定光的内壁面、及自所述内壁面朝向外部延伸的安装孔的积分球而测定所述被测定光的分光测定方法，
包含：
载置步骤，其将所述试样载置于具有第1面及配置于与所述第1面相反侧的第2面且使所述被测定光透过的板的所述第1面；
收纳步骤，其将所述板收纳于具有凹部的保持器的所述凹部，该凹部包含与所述第2面相对的底面、及包围所述板的周围的侧面；
配置步骤，其将具有引导所述被测定光的引导孔的接合器以所述引导孔由所述第1面自所述积分球的外侧覆盖的方式配置于所述板上，将所述保持器安装于所述积分球且将所述接合器配置于所述安装孔；及
检测步骤，其通过分光检测器检测自所述积分球输出的所述被测定光，
所述底面及所述侧面由反射所述被测定光的反射材覆盖，
所述板还具有露出于所述第1面的第1电极、及露出于所述第2面的第2电极，
所述第1电极与所述第2电极相互电连接。
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