KR102492289B1 - 분광 측정 장치 및 분광 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
분광 측정 장치는 시료로부터 발사되는 피측정광을 측정하는 분광 측정 장치로서, 내벽면, 및 장착 구멍을 가지는 적분구와, 피측정광을 유도하는 유도 구멍을 가지고, 적분구에 배치되는 어댑터와, 적분구의 외측으로부터 유도 구멍을 덮음과 아울러 시료가 재치되는 제1 면, 및 제2 면을 가지고, 피측정광을 투과하는 플레이트와, 플레이트가 재치되는 오목부를 가지고, 장착 구멍에 장착되는 홀더와, 피측정광을 검출하는 분광 검출기를 구비한다. 오목부는 제2 면과 대향하는 바닥면, 및 플레이트의 둘레를 둘러싸는 측면을 포함한다. 바닥면 및 측면은, 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있다.
Description
본 개시는 분광 측정 장치 및 분광 측정 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1은 발광 소자의 양자 효율을 측정하는 측정 장치를 개시한다. 이 측정 장치는 발광 소자가 배설(配設)되는 적분구와, 발광 소자를 전류 구동하는 구동·계측 회로와, 발광 소자의 발광 스펙트럼을 계측하기 위한 측정 장치를 구비한다. 발광 소자는 상하 기구에 의해 상하이동 가능한 스테이지의 재치면 상에 재치되어 있고, 적분구 내로 노출되어 있다. 이 측정 장치에서는, 구동·계측 회로에 의해 발광 소자를 전류 구동하고, 그 때에 발광 소자로부터 발사되는 피측정광의 발광 특성(스펙트럼 분포)을 계측하고 있다. 또, 이 측정 장치에서는, 여기광을 입사시키기 위한 여기광 입구를 적분구에 마련함으로써, 여기광을 발광 소자에 조사함으로써 발광 소자로부터 발사되는 형광 등의 발광 특성을 계측하고 있다.
예를 들면 LED 등의 발광 소자(시료)의 발광 특성을 평가하는 항목으로서, 주입된 전자수에 대한 시료 외부로 방출된 광자수의 비율로 정의되는 외부 양자 효율이 있다. 외부 양자 효율은 EL(전계 발광)법을 이용하여 측정된다. 또, 외부 양자 효율은 시료가 흡수한 여기광의 광자수에 대한 시료로부터의 발광의 광자수의 비율인 발광 양자 수율로도 정의된다. 이 발광 양자 수율은, PL(광 발광)법을 이용하여 측정된다. 또한, 발광 소자에서 사용되는 발광 재료를 평가하는 항목으로서 내부 양자 효율이 있다. 이 내부 양자 효율은 시료가 흡수한 여기광의 광자수에 대한 시료로부터 취출되는 전하 등의 비율로서 생각되는 경우도 있다. 이들 양자 효율(양자 효율이라고도 함)의 측정에 있어서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재된 측정 장치가 이용된다. 여기서, 시료의 양자 효율을 정밀도 좋게 측정하기 위해서는, 시료로부터 발사되는 피측정광이, 적분구 내에 있어서, 예를 들면 100%에 가까운 고반사율로 반사되는 것이 바람직하다.
그렇지만, 특허 문헌 1에 기재된 측정 장치에서는, 적분구 내로 노출되는 재치면이, 피측정광을 흡수한다. 따라서, 시료의 양자 효율의 값을 정밀도 좋게 측정하는 것이 곤란해진다. 또, 이 측정 장치에서는, 만일, 적분구 내로 노출되는 재치면을 반사재로 덮은 경우에도, 시료가 반사면(재치면)에 직접 접촉하고 있으므로, 반사면에 티끌이나 먼지가 부착될 우려가 있다. 이와 같이 반사면에 티끌이나 먼지가 부착되면, 그 반사면의 티끌이나 먼지가 부착된 부분에 있어서 피측정광의 반사율이 저하되어, 피측정광이 흡수된다. 따라서, 이 경우도, 시료의 양자 효율 등의 특성을 정밀도 좋게 측정하는 것이 곤란해진다.
본 개시는 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 시료의 특성을 정밀도 좋게 측정할 수 있는 분광 측정 장치 및 분광 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 분광 측정 장치는, 시료로부터 발사되는 피측정광을 측정하는 분광 측정 장치로서, 피측정광을 반사하는 내벽면, 및 내벽면으로부터 외부를 향해서 연장되는 장착 구멍을 가지는 적분구와, 피측정광을 유도하는 유도 구멍을 가지고, 장착 구멍에 배치되는 어댑터와, 적분구의 외측으로부터 유도 구멍을 덮음과 아울러 시료가 재치되는 제1 면, 및 제1 면과는 반대측에 배치되는 제2 면을 가지고, 피측정광을 투과하는 플레이트와, 플레이트를 수용하는 오목부를 가지고, 적분구에 장착되는 홀더와, 적분구로부터 출력되는 피측정광을 검출하는 분광 검출기를 구비하고, 오목부는 제2 면과 대향하는 바닥면, 및 플레이트의 둘레를 둘러싸는 측면을 포함하고, 바닥면 및 측면은, 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있다.
본 개시의 분광 측정 방법은 시료로부터 발사되는 피측정광을 반사하는 내벽면, 및 내벽면으로부터 외부를 향해서 연장되는 장착 구멍을 가지는 적분구를 이용하여, 피측정광을 측정하는 분광 측정 방법으로서, 제1 면 및 제1 면과는 반대측에 배치되는 제2 면을 가짐과 아울러 피측정광을 투과하는 플레이트의 제1 면에 시료를 재치하는 재치 스텝과, 제2 면과 대향하는 바닥면, 및 플레이트의 둘레를 둘러싸는 측면을 포함하는 오목부를 가지는 홀더의 오목부에 플레이트를 수용하는 수용 스텝과, 피측정광을 유도하는 유도 구멍을 가지는 어댑터를, 유도 구멍이 제1 면에 적분구의 외측으로부터 덮이도록 플레이트 상에 배치하고, 홀더를 적분구에 장착하고 어댑터를 장착 구멍에 배치하는 배치 스텝과, 적분구로부터 출력되는 피측정광을 분광 검출기에 의해 검출하는 검출 스텝을 포함하고, 바닥면 및 측면은, 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있다.
본 개시의 분광 측정 장치 및 분광 측정 방법에서는, 시료로부터 발사된 피측정광은, 적분구 내에서 반사를 반복한다. 여기서, 플레이트의 제1 면에 입사된 피측정광은, 플레이트를 투과하여 홀더의 오목부의 반사재에 덮인 바닥면 및 측면에서 반사되고, 다시 적분구 내로 돌아와 반사를 반복한다. 이와 같이, 적분구 내의 오목부의 바닥면 및 측면이 피측정광을 반사하므로, 의사적으로 시료를 적분구 내에 배치한 상황을 만들 수 있다. 이것에 의해, 시료의 특성을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
플레이트는 측면과 감합(끼워 맞춤)해도 된다. 또, 수용 스텝에서는 플레이트가 오목부의 측면에 감합하도록 수용해도 된다. 이것에 의해, 홀더에 대한 플레이트의 상대적인 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.
플레이트는 제1 면으로 노출되는 제1 전극, 및 제2 면으로 노출되는 제2 전극을 추가로 가져도 되고, 제1 전극과 제2 전극은, 서로 전기적으로 접속되어도 된다. 이것에 의해, 제1 전극 및 제2 전극을 통해서 제1 면 상의 시료와 외부 장치를 전기적으로 접속시킬 수 있다.
플레이트는 제1 면으로부터 제2 면에 걸쳐서 연장되는 관통 구멍, 및 관통 구멍 내에 마련되는 제1 도전체를 추가로 가져도 되고, 제1 도전체는 제1 전극과 제2 전극을 전기적으로 접속해도 된다. 이것에 의해, 적분구 내로 노출될 수 있는 제1 전극의 크기를 최대한 작게 할 수 있다.
오목부는 바닥면에 마련되는 구멍부, 및 구멍부 내에 마련되는 제2 도전체를 추가로 포함해도 되고, 제2 도전체는 제2 전극과 전기적으로 접속되어도 된다. 이것에 의해, 예를 들면 전극과 제2 전극이 접촉하도록 플레이트를 홀더의 오목부에 재치하는 것만으로, 제1 면 상의 시료와 외부 장치를 전기적으로 접속할 수 있다.
상술한 분광 측정 장치는, 제2 도전체와 전기적으로 접속되는 전원을 추가로 구비해도 된다. 이것에 의해, 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 시료에 공급할 수 있다.
상술한 분광 측정 장치는 제2 도전체와 전기적으로 접속되고, 시료에 생기는 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 검출하는 전기 검출기를 추가로 구비해도 된다. 이것에 의해, 예를 들면, 여기광의 조사에 의해서 시료에 생기는 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 검출할 수 있다.
어댑터는 바닥면에 플레이트를 누르는 누름부를 추가로 가져도 된다. 또, 배치 스텝에서는 오목부의 바닥면에 플레이트를 누르도록 어댑터를 홀더에 장착해도 된다. 이러한 배치 스텝 및 누름부를 마련함으로써, 간단한 작업에 의해 플레이트를 오목부 내에 용이하게 유지시킬 수 있다. 이것에 의해, 플레이트를 홀더에 고정할 때 오목부 내에 티끌이나 먼지가 부착되는 리스크를 억제할 수 있다. 즉, 오목부 내에 있어서 피측정광의 반사율이 저하되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 시료의 특성을 더욱 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
플레이트의 두께는 바닥면으로부터의 측면의 높이 이하라도 된다. 플레이트의 두께가 측면의 높이보다도 두꺼운 경우, 피측정광이 측면에서 벗어나 다른 부품에 흡수되어 버릴 우려가 있다. 이에, 플레이트의 두께를 바닥면으로부터의 측면의 높이 이하로 함으로써, 피측정광이 측면에서 벗어나 흡수되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 시료의 특성을 더욱 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
유도 구멍은 적분구의 중심부를 향해서 지름이 확대되는 테이퍼 형상을 포함해도 된다. 이것에 의해, 유도 구멍의 형상을 적분구의 내벽면의 형상에 근접시킬 수 있으므로, 피측정광을 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 즉, 시료의 특성을 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
본 개시에 의하면, 시료의 특성을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태의 분광 측정 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내는 분광 측정 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 분광 측정 장치의 상면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 IV－IV선을 따른 단면도이다.
도 5는 시료 장착부의 상면도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 VI－VI선을 따른 단면도이다.
도 7은 플레이트를 비스듬한 상방에서 본 사시도이다.
도 8은 플레이트를 비스듬한 하방에서 본 사시도이다.
도 9는 투명 기판의 제1 면을 나타내는 정면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 X－X선을 따른 단면도이다.
도 11은 투명 기판의 제2 면을 나타내는 배면도이다.
도 12는 도 6에 나타내는 홀더의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13은 재치부의 사시도이다.
도 14는 EL법에 의해 시료의 양자 효율을 측정하는 분광 측정 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 15는 PL법에 의해 시료의 양자 효율을 측정하는 분광 측정 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 16은 변형예에 의한 플레이트의 사시도이다.
도 17은 변형예에 의한 재치부의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 분광 측정 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 분광 측정 장치의 상면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 IV－IV선을 따른 단면도이다.
도 5는 시료 장착부의 상면도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 VI－VI선을 따른 단면도이다.
도 7은 플레이트를 비스듬한 상방에서 본 사시도이다.
도 8은 플레이트를 비스듬한 하방에서 본 사시도이다.
도 9는 투명 기판의 제1 면을 나타내는 정면도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 X－X선을 따른 단면도이다.
도 11은 투명 기판의 제2 면을 나타내는 배면도이다.
도 12는 도 6에 나타내는 홀더의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 13은 재치부의 사시도이다.
도 14는 EL법에 의해 시료의 양자 효율을 측정하는 분광 측정 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 15는 PL법에 의해 시료의 양자 효율을 측정하는 분광 측정 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 16은 변형예에 의한 플레이트의 사시도이다.
도 17은 변형예에 의한 재치부의 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 분광 측정 장치 및 분광 측정 방법의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 적당히 생략한다.
(실시 형태)
도 1은 일 실시 형태의 분광 측정 장치(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 1에서는, 적분구(10)가 단면(후술하는 도 4와 같은 단면)으로서 도시되어 있다. 본 실시 형태에 의한 분광 측정 장치(1)는 여기광 공급부(3)와, 전원(4)과, 전기 검출기(5)와, 데이터 처리부(6)와, 적분구(10)와, 분광 검출기(60)를 구비하고, 측정 대상이 되는 샘플로서의 시료(2)로부터 발사되는 피측정광을 분광 검출하는 것이다. 또한, 본 실시 형태에 의한 분광 측정 장치(1)는 여기광의 조사에 따라서, 시료(2)로부터 생기는 광 기전류를 검출한다. 피측정광은, 예를 들면, 시료(2)에 대한 여기광의 조사에 따라서 시료(2)로부터 발생하는 광, 시료(2)에 조사되는 여기광 중 시료(2)에 흡수되지 않은 광, 시료(2)에 대한 전류 혹은 전압의 공급에 따라서 시료(2)로부터 발생하는 광, 또는 그러한 광의 조합 등이다.
여기광 공급부(3)는 측정 대상의 시료(2)에 대해서, 시료(2)의 발광 특성을 측정하기 위한 여기광을 조사한다. 도 1에 나타내는 구성예에서는, 여기광 공급부(3)는 여기광원(3a)과, 여기광원(3a)으로부터 공급된 광을 적분구(10)로 도광하는 라이트 가이드(3b)에 의해서 구성되어 있다. 라이트 가이드(3b)는 적분구(10)의 장착 구멍(12)에 장착된다.
분광 검출기(60)는 적분구(10)로부터 출력되는 피측정광을 검출한다. 구체적으로는, 분광 검출기(60)는 적분구(10)의 내벽면(10a)에서 다중 반사된 피측정광을 검출하고, 그 피측정광을 파장 성분으로 검출하고, 그 피측정광의 파장마다의 광 강도에 관한 검출 신호를 출력한다. 분광 검출기(60)는 데이터 처리부(6)와 접속되어 있고, 그 검출 신호를 데이터 처리부(6)에 출력한다.
전원(4)은 시료 장착부(20)를 통해서, 시료(2)와 전기적으로 접속되어 있고, 시료(2)에 전류를 공급한다.
전기 검출기(5)는 시료 장착부(20)를 통해서, 시료(2)와 전기적으로 접속되어 있고, 예를 들면, 여기광 공급부(3)로부터의 여기광의 조사에 따라서 시료(2)에서 발생하는 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 검출하여, 검출 신호를 출력한다. 전기 검출기(5)는 데이터 처리부(6)와 접속되어 있고, 그 검출 신호를 데이터 처리부(6)에 출력한다.
데이터 처리부(6)는, 예를 들면, 퍼스널 컴퓨터, 혹은 스마트 디바이스, 클라우드 서버 등이며, 여기광원(3a), 분광 검출기(60), 전원(4), 및 전기 검출기(5)와 전기적으로 접속된다. 데이터 처리부(6)는 분광 검출기(60)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 예를 들면, 양자 효율 등의 시료(2)의 특성을 산출한다. 또, 데이터 처리부(6)는 전기 검출기(5)로부터 출력되는 검출 신호에 기초하여, 예를 들면, 광 기전류 및/혹은 내부 양자 효율 등의 시료(2)의 특성을 산출한다. 또한, 데이터 처리부(6)는 여기광원(3a), 분광 검출기(60), 전원(4), 및 전기 검출기(5)를 제어한다. 데이터 처리부(6)와 그 외의 구성요소 사이의 접속은, 유선으로 한정하지 않고, 무선이어도 되고, 네트워크 통신에 의한 접속이라도 된다.
도 2는 분광 측정 장치(1)의 사시도이다. 도 3은 분광 측정 장치(1)의 상면도이다. 도 4는 도 3에 나타내는 IV－IV선을 따른 단면도이다. 각 도면에는, 이해의 용이를 위해, XYZ 직교 좌표계가 도시되어 있다. 분광 측정 장치(1)는 피측정광을 분광 검출하고, EL법 및/또는 PL법에 의한 양자 효율 등의 시료(2)의 특성을 측정하기 위해서 이용된다. 시료(2)는, 예를 들면 LED(Light Emitting Diode) 등의 무기 발광 소자이다. 도 2, 도 3, 및 도 4에 도시되는 것처럼, 분광 측정 장치(1)는 적분구(10)와, 시료 장착부(20)와, 분광 검출기(60)를 구비한다.
적분구(10)는 피측정광을 반사하는 내벽면(10a)을 가진다. 내벽면(10a)은 예를 들면 황산 바륨 등의 고확산 반사제의 도포가 실시되거나, 혹은 예를 들면 스펙트라론(등록상표) 등의 고확산 반사 재료로 형성되어 있다. 적분구(10)는 장착 구멍(11, 12, 13), 예비 구멍(14), 및 장착 나사 구멍(15)을 추가로 가진다. 장착 구멍(11, 12, 13)의 각각은, 적분구(10)의 내벽면(10a)으로부터 외부를 향해서 연장되어 있다.
장착 구멍(11)은 시료 장착부(20)를 장착하기 위한 구멍이다. 장착 구멍(11)은 적분구(10)의 Z방향에 있어서의 일단부에 마련되어 있다. 장착 구멍(12)은 여기광 공급부(3)를 장착하기 위한 구멍이다. 장착 구멍(12)은 적분구(10)의 Z방향에 있어서의 타단부에 마련되어 있다. 즉, 장착 구멍(12)은 장착 구멍(11)에 대해서, 적분구(10)의 중심부 C0를 사이에 두고 반대측에 위치한다. 장착 구멍(13)은 분광 검출기(60)를 장착하기 위한 구멍이다. 장착 구멍(13)은 적분구(10)의 X방향에 있어서의 일단부에 마련되어 있다. 일례에서는, 장착 구멍(13)은 장착 구멍(11) 및 장착 구멍(12)으로부터 등거리에 있는 위치에 마련되어 있다. 예비 구멍(14)은 적분구(10)의 Y방향에 있어서의 일단부에 마련되어 있다. 일례에서는, 예비 구멍(14)은 장착 구멍(11), 장착 구멍(12), 및 장착 구멍(13)으로부터 등거리에 있는 위치에 마련되어 있다. 예비 구멍(14)은, 예를 들면 플러그(도시하지 않음)에 의해서 막혀 있다. 플러그의 적분구(10) 내로 노출되는 부분은, 적분구(10)의 내벽면(10a)과 연속면을 이룬다. 플러그의 당해 부분에는, 내벽면(10a)과 같은 고확산 반사제의 도포가 실시되거나, 혹은 내벽면(10a)과 같은 고확산 반사 재료로 형성된다. 장착 나사 구멍(15)은 장착 나사(도시하지 않음)에 의해 예를 들면 프레임(도시하지 않음)에 적분구(10)를 장착하기 위한 구멍이다. 장착 나사 구멍(15)은 적분구(10)의 X방향에 있어서의 타단부에 마련되어 있다. 즉, 장착 나사 구멍(15)은 장착 구멍(13)에 대해서, 적분구(10)의 중심부 C0를 사이에 두고 반대측에 위치한다.
도 5는 시료 장착부(20)의 상면도이다. 도 6은 도 5에 나타내는 VI－VI선을 따른 단면도이다. 시료 장착부(20)는 Z방향을 중심축 방향으로 하는 원주(圓柱) 형상을 나타내고 있다. 시료 장착부(20)는, 도 5 및 도 6에 도시되는 것처럼, 어댑터(30)와, 홀더 커버(32)와, 플레이트(40)와, 홀더(50)를 가진다. 어댑터(30)는 Z방향을 중심축 방향으로 하는 원통 모양의 부품이다. 어댑터(30)는 장착 구멍(11)에 배치되어 있다. 구체적으로는, 어댑터(30)는 그 중심축이 적분구(10)의 중심부 C0를 통과하도록 장착 구멍(11) 내에 수용되어 있다. 어댑터(30)는, 도 6에 도시되는 것처럼, Z방향에 있어서 서로 대향하는 단면(31a) 및 단면(31b), 단면(31a)으로부터 단면(31b)까지 관통하는 유도 구멍(31c), 및 Z방향에 있어서의 단면(31a)측에 마련되는 플랜지부(31d)를 포함한다. 단면(31b)은, 본 실시 형태에 있어서의 누름부이다.
단면(31a)은, 도 4에 도시되는 것처럼, 적분구(10)의 내벽면(10a)과 연속하는 위치에 배치되어 있다. 유도 구멍(31c)은, 그 중심축이 적분구(10)의 중심부 C0를 통과하는 직선에 대해서 경사지도록, 장착 구멍(11)에 따라서 연장되어 있다. 바꾸어 말하면, 중심부 C0를 통과하는 직선에 대해서 비대칭인 형상으로 되어 있다(예를 들면 도 5를 참조). 이것은 비스듬한 방향으로부터 입사된 여기광이 어댑터(30)에 차단되는 것을 방지하기 위함이다. 유도 구멍(31c)은 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있어, 피측정광이 적분구(10) 내에서 다중 반사되도록 피측정광을 유도한다. 유도 구멍(31c)은 내벽면(10a)과 같은 고확산 반사제의 도포가 실시되거나, 혹은 내벽면(10a)과 같은 고확산 반사 재료로 형성된다. 유도 구멍(31c)은 적분구(10)의 중심부 C0를 향해서 서서히 지름이 확대되는 테이퍼 형상을 포함한다. 플랜지부(31d)는, 도 6에 도시되는 것처럼, 어댑터(30)의 외주면을 따라서 마련되어 있다.
홀더 커버(32)는, 도 6에 도시되는 것처럼, Z방향을 중심축 방향으로 하는 원통 모양의 부품이다. 홀더 커버(32)는 어댑터(30)에 대해서 Z방향에 있어서의 중심부 C0와는 반대측에 마련된다. 홀더 커버(32)의 일단부는, 어댑터(30)와 함께 장착 구멍(11)에 삽입되어 있다(도 4 참조). 홀더 커버(32)는, 도 6에 도시되는 것처럼, Z방향에 있어서 서로 대향하는 단면(32a) 및 단면(32b), 단면(32a)으로부터 단면(32b)까지 연장되는 관통 구멍(32c), 및 Z방향에 있어서의 단면(32b)측에 마련되는 플랜지부(32d)를 포함한다. 단면(32a)은 장착 구멍(11) 내에 있어서, 플랜지부(31d)의 단면(31b)측의 면에 맞닿아 있다. 관통 구멍(32c)의 Z방향에 있어서의 중심부 C0측의 일단부에는, 어댑터(30)의 플랜지부(31d)를 제외한 부분이 삽입되어 있다. 관통 구멍(32c)의 내경은, 어댑터(30)의 당해 부분의 외경과 같거나, 혹은 약간 작다. 플랜지부(32d)는 홀더 커버(32)의 외주면을 따라서 마련되어 있다. 플랜지부(32d)의 외경은, 장착 구멍(11)의 내경보다도 크게 되어 있다. 플랜지부(32d)는, Z방향을 따라서 연장되는 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)을 포함한다. 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)은, X방향에 있어서 관통 구멍(32c)을 사이에 두고 양측으로 늘어서서 마련된다.
플레이트(40)는, 도 6에 도시되는 것처럼, 홀더 커버(32)의 관통 구멍(32c) 내에 마련되어 있다. 도 7은 플레이트(40)를 비스듬한 상방에서 본 사시도이다. 도 8은 플레이트(40)를 비스듬한 하방에서 본 사시도이다. 플레이트(40)는, 도 7 및 도 8에 도시되는 것처럼, 투명 기판(41), 한 쌍의 금속 핀(45), 및 한 쌍의 전극(46)을 가진다. 한 쌍의 전극(46)은, 본 실시 형태에 있어서의 제1 전극이다. 투명 기판(41)은, 예를 들면 석영 유리나 합성 석영 유리 등의 투명 재료에 의해 구성되고, 시료(2)로부터 발사되는 피측정광을 투과한다. 투명 기판(41)은, Z방향에서 보았을 때 원 형상을 나타내고 있다. 투명 기판(41)은 Z방향과 교차하는 제1 면(41a), 제1 면(41a)과는 반대측에 배치되는 제2 면(41b), 및 제1 면(41a)으로부터 제2 면(41b)에 걸쳐서 관통하는 한 쌍의 위치 결정 구멍(43)을 포함한다.
제1 면(41a)에는 시료(2)가 재치된다. 일례에서는, 제1 면(41a)의 중심 위치에 시료(2)가 배치된다. 제1 면(41a)과 시료(2)는, 예를 들면 그리스에 의해 서로 고정된다. 제1 면(41a)은 유도 구멍(31c)의 단면(31b)측(즉 적분구(10)의 외측)의 개구를 덮고 있고, 어댑터(30)의 단면(31b)에 맞닿아 있다. 한 쌍의 위치 결정 구멍(43)은, 도 7 및 도 8에 도시되는 것처럼, Y방향에 있어서 투명 기판(41)의 중심 위치를 사이에 두고 대칭인 위치에 각각 마련되어 있다.
도 9는 투명 기판(41)의 제1 면(41a)을 나타내는 정면도이다. 도 10은 도 9에 나타내는 X－X선을 따른 단면도이다. 도 11은 투명 기판(41)의 제2 면(41b)을 나타내는 배면도이다. 도 9, 도 10, 및 도 11에 도시되는 것처럼, 투명 기판(41)은, 제1 면(41a)으로부터 제2 면(41b)에 걸쳐서 연장되어 관통되는 한 쌍의 전극 구멍(42)을 추가로 포함한다. 한 쌍의 전극 구멍(42)은, 본 실시 형태에 있어서의 관통 구멍이다. 한 쌍의 전극 구멍(42)은, X방향에 있어서 투명 기판(41)의 중심 위치를 사이에 두고 대칭인 위치에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 전극 구멍(42)은, 도 10 및 도 11에 도시되는 것처럼, Z방향과 교차하는 단차(段差)면(42a)을 각각 포함한다. 단차면(42a)은 제1 면(41a)과 제2 면(41b)의 사이에 배치되어 있다. 또, 한 쌍의 전극 구멍(42)은, 도 10 및 도 11에 도시되는 것처럼, 제1 면(41a)으로부터 단차면(42a)까지 연장되는 제1 구멍부(42b), 및 단차면(42a)으로부터 제2 면(41b)까지 연장되는 제2 구멍부(42c)를 추가로 포함한다. 제1 구멍부(42b)는 Z방향에서 보았을 때, 원 형상을 나타내고 있다. 제1 구멍부(42b)는 단차면(42a)을 통해서 제2 구멍부(42c)에 연결한다. 제2 구멍부(42c)는, Z방향에서 보았을 때, Y방향을 장축(長軸)으로 하는 타원 형상을 나타내고 있다. 제2 구멍부(42c)의 내경의 최소치는, 제1 구멍부(42b)의 내경보다도 크다.
다시, 도 7 및 도 8을 참조한다. 한 쌍의 금속 핀(45)은, Z방향을 중심축 방향으로 하는 계단식 원주 형상을 나타내고 있다. 한 쌍의 금속 핀(45)은 한 쌍의 전극 구멍(42)에 각각 삽입되어 있다. 한 쌍의 금속 핀(45)은, 단차면(도시하지 않음)을 통해서 서로 연결하는 제1 주부(柱部)(45a)(도 6 참조) 및 제2 주부(45b)(도 6 및 도 8 참조)를 포함한다. 제1 주부(45a) 및 제2 주부(45b)는, 본 실시 형태에 있어서의 제1 도전체이며, 제2 주부(45b)의 바닥면은, 본 실시 형태에 있어서의 제2 전극이다. 제1 주부(45a)와 제2 주부(45b)는, 서로 연결되어 있음과 아울러 전기적으로 접속되어 있다. 한 쌍의 금속 핀(45)의 단차면은, Z방향과 교차하고 있고, 한 쌍의 전극 구멍(42)의 단차면(42a)에 각각 맞닿아 있다. 제1 주부(45a)는 Z방향에서 보았을 때, 원 형상을 나타내고 있다. 제1 주부(45a)는 제1 구멍부(42b) 내에 마련되어 있다. 구체적으로는, 제1 주부(45a)는 제1 구멍부(42b)에 삽입되어 있다. 일례에서는, 제1 주부(45a)의 외경은, 제1 구멍부(42b)의 내경과 같거나, 혹은 약간 작다. 제1 주부(45a)의 Z방향에 있어서의 중심부 C0측의 일단부는, 제1 면(41a)으로부터 돌출되어 있다.
제2 주부(45b)는, 도 8에 도시되는 것처럼, Z방향에서 보았을 때 타원 형상을 나타내고 있다. 제2 주부(45b)는 제2 구멍부(42c)에 삽입되어 있다. 제2 주부(45b)의 외형은, 제2 구멍부(42c)의 내형을 따르도록 형성되어 있다. 제2 주부(45b)의 단축(短軸)의 길이는, 제2 구멍부(42c)의 단축의 길이와 같고, 제2 주부(45b)의 장축의 길이는, 제2 구멍부(42c)의 장축의 길이보다도 약간 작게 되어 있다. 제2 주부(45b)의 바닥면은 제2 면(41b)으로 노출되어 있다. 한 쌍의 전극(46)은, 도 7에 도시되는 것처럼, 제1 면(41a)으로 노출되어 있다. 구체적으로는, 한 쌍의 전극(46)은, 제1 면(41a) 상에 마련되어 있고, 한 쌍의 금속 핀(45)의 제1 주부(45a)의 제1 면(41a)으로부터 돌출되는 일단부를 각각 덮고 있다. 한 쌍의 전극(46)은 한 쌍의 제1 주부(45a)와 각각 전기적으로 접속되어 있다. 또, 한 쌍의 전극(46)은, 도시하지 않은 본딩 와이어 등을 통해서 시료(2)의 한 쌍의 전극과 전기적으로 접속되어 있다.
도 12는 도 6에 나타내는 홀더(50)의 구성을 나타내는 단면도이다. 홀더(50)는 어댑터(30) 및 홀더 커버(32)와 함께 적분구(10)에 장착된다. 홀더(50)는, 도 12에 도시되는 것처럼, 본체부(51) 및 재치부(55)를 가진다. 본체부(51)는 Z방향을 중심축 방향으로 하는 원주 모양을 나타내고 있다. 본체부(51)는 장착부(51a), 홈부(51b), 한 쌍의 위치 결정 핀(51c), 소경(小徑)부(51d), 및 배선(51e)을 포함한다. 장착부(51a)는, 본체부(51)의 중심축을 중심축으로 하는 원주 형상을 나타내고 있고, 본체부(51)의 Z방향에 있어서의 중심부 C0측의 일단측에 마련되어 있다. 장착부(51a)는 홀더 커버(32)의 관통 구멍(32c)에 삽입되어 있다(도 6 참조). 일례에서는, 장착부(51a)의 외경은 관통 구멍(32c)의 내경과 같거나, 혹은 약간 작다. 한편, 장착부(51a)의 외경은 본체부(51)의 외경의 최대치보다도 작게 되어 있다. 장착부(51a) 상에는, 재치부(55)가 장착된다. 홈부(51b)는 Z방향을 깊이 방향으로 하여 원주 방향으로 연장되어 있고, 본체부(51)의 일단측에 마련되어 있다. 홈부(51b)는 장착부(51a)의 외주를 따라서 형성되어 있다. 홈부(51b)에는 홀더 커버(32)의 단면(32b)측의 타단부가 감합된다.
한 쌍의 위치 결정 핀(51c)은 본체부(51)의 일단측에 마련되어 있고, 홈부(51b)에 대해서 본체부(51)의 지름 방향의 외측에 형성되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(51c)은, Z방향을 따라서 연장되어 있고, X방향에 있어서 장착부(51a)를 사이에 두고 양측으로 늘어서서 배치되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(51c)은, 홀더 커버(32)의 플랜지부(32d)의 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)에 대응하는 위치에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(51c)은, 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)에 각각 삽입되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(51c)의 외경은 각각, 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)의 내경과 같거나, 혹은 약간 작다. 한 쌍의 위치 결정 핀(51c) 및 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)에 의해, 어댑터(30)가 홀더 커버(32)를 통해서 홀더(50)에 대해 XY평면 내에서 상대적으로 위치 결정된다. 소경부(51d)는 본체부(51)의 Z방향에 있어서의 타단측에 마련되어 있다. 소경부(51d)는 본체부(51)의 중심축을 중심축으로 하는 원주 모양을 나타내고 있고, 소경부(51d)의 외경은, 본체부(51)의 외경의 최대치보다도 작아져 있다.
재치부(55)는 본체부(51)의 중심축을 중심축으로 하는 원주 형상을 나타내고 있다. 재치부(55)는 홀더 커버(32)의 관통 구멍(32c) 내에 삽입되어 있다(도 6 참조). 재치부(55)의 외경은, 도 12에 도시되는 것처럼, 장착부(51a)의 외경과 같다. 도 13은 재치부(55)의 사시도이다. 재치부(55)는, 도 12 및 도 13에 도시되는 것처럼, Z방향에 있어서 적분구(10)의 중심부 C0측에 마련되는 단면(56), Z방향에 있어서 단면(56)으로부터 오목한 오목부(57), 및 Z방향으로 연장되는 한 쌍의 단자(58)를 포함한다. 한 쌍의 단자(58)는, 본 실시 형태에 있어서의 제2 도전체이다. 단면(56)은 관통 구멍(32c) 내에 있어서 어댑터(30)의 단면(31b)에 맞닿는다(도 6 참조). 오목부(57)에는 플레이트(40)가 수용된다. 오목부(57)는 Z방향과 교차하는 바닥면(57a), XY평면과 교차하는 측면(57b), 바닥면(57a)으로부터 Z방향으로 연장되는 한 쌍의 전극 구멍(57c), 및 바닥면(57a)에 마련되는 한 쌍의 위치 결정 핀(57d)을 포함한다. 한 쌍의 전극 구멍(57c)은, 본 실시 형태에 있어서의 구멍부이다. 바닥면(57a) 및 측면(57b)은, 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있다. 즉, 바닥면(57a) 및 측면(57b)은, 내벽면(10a)과 같은 고확산 반사제의 도포가 실시되거나, 혹은 내벽면(10a)과 같은 고확산 반사 재료로 형성된다.
바닥면(57a)은, Z방향에서 보았을 때, 원 형상을 나타내고 있다. 바닥면(57a)에는 투명 기판(41)이 재치된다. 일례에서는, 바닥면(57a)의 외경은, 투명 기판(41)의 외경보다도 약간 크다. 바닥면(57a)은 Z방향에 있어서 투명 기판(41)의 제2 면(41b)과 대향하고 있다. 일례에서는, 바닥면(57a)은 제2 면(41b)에 맞닿아 있다. 바닥면(57a)에는, 어댑터(30)의 단면(31b)에 의해서 플레이트(40)가 눌려 있다. 구체적으로는, 제1 면(41a)이 단면(31b)에 눌림으로써, 제2 면(41b)이 바닥면(57a)에 눌려 있다. 측면(57b)은 바닥면(57a)으로부터 돌출되어 있다. 구체적으로는, 측면(57b)은 Z방향을 따라서 바닥면(57a)의 가장자리부로부터 단면(56)까지 연장되어 있다. 일례에서는, 측면(57b)은 바닥면(57a) 및 단면(56)에 대해서 수직이다. 측면(57b)은 바닥면(57a)에 재치되는 투명 기판(41)의 둘레를 둘러싸고 있다. 측면(57b)은 투명 기판(41)과 감합된다. 이것에 의해, 측면(57b)은 투명 기판(41)의, 바닥면(57a)에 따른 XY면 내에 있어서의 위치를 규정한다. 측면(57b)은 Z방향에서 보았을 때, 투명 기판(41)의 외형보다도 약간 큰 원 형상을 나타내고 있다. 투명 기판(41)의 두께는, 바닥면(57a)으로부터의 측면(57b)의 높이 이하이다. 즉, 바닥면(57a)으로부터 단면(56)까지의 Z방향에 있어서의 거리는, 투명 기판(41)의 제1 면(41a)으로부터 제2 면(41b)까지의 Z방향에 있어서의 거리 이상이다.
한 쌍의 전극 구멍(57c)은, 바닥면(57a)에서 Z방향으로 연장되어 있고, X방향에 있어서 바닥면(57a)의 중심 위치를 사이에 두고 대칭인 위치에 마련되어 있다. 한 쌍의 전극 구멍(57c)은, 투명 기판(41)의 한 쌍의 전극 구멍(42)과 대응하는 위치에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(57d)은, 도 13에 도시되는 것처럼, Y방향에 있어서 바닥면(57a)의 중심 위치를 사이에 두고 대칭인 위치에 마련되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(57d)은, 투명 기판(41)의 한 쌍의 위치 결정 구멍(43)과 대응하는 위치에 각각 마련되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(57d)은, 한 쌍의 위치 결정 구멍(43)에 각각 삽입되어 있다. 한 쌍의 위치 결정 핀(57d)의 외경은 각각, 한 쌍의 위치 결정 구멍(43)의 내경과 같거나, 혹은 약간 작다. 한 쌍의 위치 결정 핀(57d) 및 한 쌍의 위치 결정 구멍(43)에 의해, 플레이트(40)가 재치부(55)에 대해서 중심 둘레의 원주 방향에서 상대적으로 위치 결정된다.
한 쌍의 단자(58)는 Z방향으로 연장되어 있고, 한 쌍의 전극 구멍(57c) 내에 각각 마련되어 있다. 구체적으로는, 한 쌍의 단자(58)는 한 쌍의 전극 구멍(57c)에 각각 삽입되어 있다. 한 쌍의 단자(58)는 본체부(51)에 내장된 용수철(도시하지 않음)에 의해, Z방향에 있어서의 중심부 C0측을 향하여 압압력(押壓力)이 주어지고 있다. 한 쌍의 단자(58)는 한 쌍의 제2 주부(45b)에 각각 접촉함으로써 전기적으로 접속되어 있다. 한 쌍의 단자(58)의 타단부는, 도 12에 도시되는 것처럼, 본체부(51) 내의 배선(51e)의 일단에 연결되어 있다. 배선(51e)은 본체부(51)의 내부에 있어서 Z방향을 따라서 연장되어 있다. 배선(51e)의 타단은, 본체부(51)의 Z방향에 있어서의 소경부(51d)측의 외측면으로부터 본체부(51)의 외부를 향해 연장되어 있다. 여기서, EL법에 의해 시료(2)의 양자 효율을 측정하는 경우에는, 배선(51e)의 타단은, 본체부(51)의 외부에 마련되는 전원(4) 및 전기 검출기(5)에 연결된다. 이것에 의해, 한 쌍의 단자(58)는 전원(4) 및 전기 검출기(5)의 플러스극 및 마이너스극에 각각 전기적으로 접속된다.
다음에, 본 실시 형태의 분광 측정 장치(1)를 이용하여 시료(2)의 양자 효율을 측정하는 분광 측정 방법에 대해 설명한다. 시료(2)의 양자 효율은, 피측정광의 스펙트럼 강도에 기초하여 측정된다.
시료(2)의 양자 효율은, 예를 들면, EL법에 의해 측정된다. 도 14는 EL법에 의해 시료(2)의 외부 양자 효율을 측정하는 분광 측정 방법의 일례를 나타내는 순서도이다. 먼저, 플레이트(40)에 시료(2)를 재치한다(스텝 S1：재치 스텝). 구체적으로는, 플레이트(40)의 투명 기판(41)의 제1 면(41a)에 시료(2)를 그리스를 통해서 재치한다. 그리고, 시료(2)의 한 쌍의 전극과 플레이트(40)의 한 쌍의 전극(46)의 사이에 와이어 본딩을 행한다. 다음에, 홀더(50)의 재치부(55)의 오목부(57)에 플레이트(40)를 수용한다(스텝 S2：수용 스텝). 구체적으로는, 투명 기판(41)의 제2 면(41b)을 오목부(57)의 바닥면(57a)에 재치한다. 이 때, 위치 결정 구멍(43)에 대해서, 제2 면(41b)측으로부터 오목부(57)의 위치 결정 핀(57d)을 삽입한다. 플레이트(40)의 한 쌍의 제2 주부(45b)는, 오목부(57)의 바닥면(57a)으로부터 돌출되는 한 쌍의 단자(58)에 각각 접촉된다.
다음에, 어댑터(30)를 플레이트(40) 상에 배치하고, 홀더(50)를 적분구(10)에 장착한다(스텝 S3：배치 스텝). 구체적으로는, 어댑터(30)의 플랜지부(31d)를 제외한 부분을 홀더 커버(32)의 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)에 삽입시켜, 어댑터(30)의 플랜지부(31d)를 홀더 커버(32)의 단면(32a)에 맞닿게 한다. 그리고, 홀더 커버(32)의 한 쌍의 위치 결정 구멍(33)에 대해서, 위치 결정 구멍(33)의 단면(32b)측으로부터 본체부(51)의 한 쌍의 위치 결정 핀(51c)을 각각 삽입한다. 이 때, 어댑터(30)의 단면(31b)은, 플레이트(40)의 투명 기판(41)의 제1 면(41a) 상에 배치되고, 그 무게에 의해서 플레이트(40)를 바닥면(57a)에 누른다. 그리고, 유도 구멍(31c)의 단면(31b)측의 개구가 제1 면(41a)에 덮인다. 그 후, 홀더(50)의 재치부(55)를, 어댑터(30) 및 홀더 커버(32)와 함께, 어댑터(30)의 단면(31a)측으로부터 장착 구멍(11) 내에 삽입하여, 홀더(50)를 적분구(10)에 장착한다.
다음에, 홀더(50)의 본체부(51)의 배선(51e)의 타단을 전원(4)에 접속한다. 그리고, 전원(4)를 통해서 전류를 시료(2)에 공급하여, 시료(2)를 발광시킨다(스텝 S4：발광 스텝). 이 전류는 배선(51e), 한 쌍의 단자(58), 및 한 쌍의 금속 핀(45)을 통해서 시료(2)에 공급된다. 시료(2)에 전류가 공급되면, 시료(2)로부터 피측정광이 발사된다. 시료(2)로부터 발사된 피측정광은, 어댑터(30)의 유도 구멍(31c)에 의해서 적분구(10) 내로 유도된다. 여기서, 투명 기판(41)의 제1 면(41a)에 입사된 피측정광은, 투명 기판(41)을 투과하여 홀더(50)의 오목부(57)의 바닥면(57a) 및 측면(57b)에서 반사되고, 다시 적분구(10) 내로 돌아와 반사를 반복한다.
그 후, 피측정광은 분광 검출기(60)에 의해 검출된다(스텝 S5：검출 스텝). 분광 검출기(60)는 피측정광의 파장마다의 광 강도에 관한 신호를 데이터 처리부(6)에 출력한다. 데이터 처리부(6)는 그 신호를 데이터 처리하여, 피측정광의 스펙트럼 강도를 산출한다. 다음에, 데이터 처리부(6)는 이 스펙트럼 강도, 및 전원(4)에 의해서 측정되는 시료(2)에 공급되는 전류치에 기초하여, 시료(2)의 외부 양자 효율을 산출한다(스텝 S6：산출 스텝). 구체적으로는, 데이터 처리부(6)는 다음 수식을 이용하여 외부 양자 효율을 산출한다.
[수학식 1]
EQE1은 외부 양자 효율이며, PNe는 피측정광의 광자수이며, e1은 시료(2)에 공급되는 전자수이다. 광자수 PNe는 상기 스펙트럼 강도에 기초하여 산출되고, 전자수 e1은 상기 전류치에 기초하여 산출된다. 이 외부 양자 효율 EQE1 및 내부 양자 효율 IQE는 다음 수식과 같은 관계가 있다.
[수학식 2]
LEE는 광 취출 효율이며, 시료(2) 내에서 발생한 광 중 실제로 외부에 취출된 광의 비율을 나타낸다. EIE는 전자 주입 효율이며, 전체 전하 중, 시료(2)의 발광층에 주입되는 전하의 비율을 나타낸다. 광 취출 효율 LEE 및 전자 주입 효율 EIE는, 예를 들면 공지의 방법에 의해 산출된다.
이어서, PL법을 이용한 시료(2)의 외부 양자 효율을 측정하는 방법에 대해 설명한다. 도 15는 PL법에 의해 시료(2)의 외부 양자 효율을 측정하는 분광 측정 방법의 일례를 나타내는 순서도이다. 이 방법에서는, 상기 스텝 S1~스텝 S3까지 시료(2)의 EL법에 의한 외부 양자 효율을 산출하는 방법이 같으므로, 상기 스텝 S1~스텝 S3까지의 설명을 생략한다. 이 방법에서는, 여기광 공급부(3)가 적분구(10)의 장착 구멍(12)에 장착되어 있다. 그리고, 여기광 공급부(3)의 여기광원(3a)으로부터 여기광을, 적분구(10) 내에 있어서 제1 면(41a) 상에 재치되는 시료(2)에 직접 조사한다(스텝 S7：조사 스텝). 시료(2)에 여기광이 조사되면, 시료(2)에 의해서 흡수되지 않은 여기광의 성분과, 여기광을 흡수함으로써 시료(2)로부터 발사되는 성분으로 이루어지는 피측정광이 발생한다. 피측정광은, 상술한 것처럼, 어댑터(30)의 유도 구멍(31c)에서 반사되어 적분구(10) 내로 유도된다. 여기서, 투명 기판(41)의 제1 면(41a)에 입사된 피측정광은, 투명 기판(41)을 투과하여 홀더(50)의 오목부(57)의 바닥면(57a) 및 측면(57b)에서 반사되고, 다시 적분구(10) 내로 돌아와 반사를 반복한다.
그 후, 피측정광은 분광 검출기(60)에 의해 검출된다(스텝 S8：검출 스텝). 분광 검출기(60)는 피측정광을 파장 성분마다 분리하여, 파장마다의 광 강도에 관한 신호를 출력한다. 그리고, 분광 검출기(60)는 그 신호를 데이터 처리부(6)에 출력한다. 데이터 처리부(6)는 그 신호를 데이터 처리하여, 여기광의 스펙트럼 강도, 및 시료(2)로부터 발사되는 광의 스펙트럼 강도를 산출한다. 다음에, 데이터 처리부(6)는 이들 스펙트럼 강도에 기초하여, 시료(2)의 내부 양자 효율을 산출한다(스텝 S9：산출 스텝). 구체적으로는, 데이터 처리부(6)는 다음 수식을 이용하여 내부 양자 효율을 산출한다.
[수학식 3]
PLQE는 PL법에 의해서 구해지는 내부 양자 효율이며, PNe는 시료(2)로부터 발사되는 광의 광자수이며, PNa는 시료(2)가 흡수하는 여기광의 광자수이다. 광자수 PNe는 시료(2)로부터 발사되는 광의 스펙트럼 강도에 기초하여 산출되고, 광자수 PNa는 여기광의 스펙트럼 강도에 기초하여 산출된다. 이 내부 양자 효율 PLQE 및 다음의 관계식을 이용하여 외부 양자 효율을 측정하는 것도 가능하다.
[수학식 4]
EQE2는 외부 양자 효율이다. 광 취출 효율 LEE는 공지의 방법으로 산출된다.
본 실시 형태의 분광 측정 장치(1) 및 분광 측정 방법에서는, 예를 들면, 포토 커런트(광 흡수 전류)를 측정함으로써, 시료(2)의 내부 양자 효율 IQE를 측정하는 것도 가능하다. 이 포토 커런트를 측정하는 방법에서는, 여기광 공급부(3)로부터 여기광을, 적분구(10) 내의 시료(2)에 조사한다. 데이터 처리부(6)는, 상술한 것처럼 시료(2)가 흡수하는 여기광의 광자수 PNa를 산출한다. 전기 검출기(5)는 시료(2)로부터 취출되는 전하, 전류, 및 전압 중 적어도 1개를 측정하여, 검출 신호를 출력한다. 그리고, 데이터 처리부(6)는 다음 수식을 이용하여 포토 커런트를 산출한다. 이와 같이 산출된 포토 커런트는 시료(2)의 내부 양자 효율 IQE에 비례하고 있기 때문에, 시료(2)에 대한 여기광의 조사에 의해서 생기는 포토 커런트를 측정함으로써, 시료(2)의 내부 양자 수율을 구할 수 있다.
[수학식 5]
P는 포토 커런트이며, e2는 상기의 시료(2)로부터 취출되는 전하량이다.
다음에, 본 실시 형태의 분광 측정 장치(1) 및 분광 측정 방법에 의해서 달성되는 효과에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 분광 측정 장치(1) 및 분광 측정 방법에서는, 적분구(10) 내의 오목부(57)가 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있으므로, 의사적으로 시료(2)를 적분구(10) 내에 배치한 상황을 만들 수 있다. 즉, 적분구(10) 내에 있어서 피측정광이 흡수되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 시료(2)와 오목부(57)의 바닥면(57a) 및 측면(57b)이 투명 기판(41)을 통해서 서로 이격되어 있어, 반사재로 덮여 있는 바닥면(57a) 및 측면(57b)에 시료(2)가 직접 접촉되어 있지 않으므로, 시료(2)에 의해 바닥면(57a) 및 측면(57b)에 티끌이나 먼지가 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 바닥면(57a) 및 측면(57b)에 있어서 피측정광의 반사율이 저하되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 즉, 적분구(10) 내에 있어서 피측정광이 흡수되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 시료(2)의 내부 양자 효율 및/또는 외부 양자 효율 등의 발광 특성을 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 본 발명자는 반사재로 덮인 면 상에 시료(2)를 직접 재치한 상태로 피측정광을 마찬가지로 측정했는데, 시료(2)의 내부 양자 효율 및 외부 양자 효율을 정밀도 좋게 측정할 수 없었던 것을 확인하고 있다.
PL법에서는, 통상, 시료(2)에 대해서 여기광을 직접 조사하기 위해서, 시료(2)를 적분구(10) 내에 노출시킨 상태로 배치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 시료(2)를 적분구(10) 밖에 배치하고 여기광을 예를 들면 투명 기판을 통해서 시료(2)에 조사하면, 시료(2)와 투명 기판의 계면에 있어서의 전(全)반사에 의해 시료(2)로부터 외부로 방출되지 않는 광자가 발생하여, 시료(2)의 양자 효율의 측정 정밀도가 저하되기 때문이다. 한편, EL법에서는, 통상, 예를 들면 케이블을 시료(2)에 접속시키는 구성이 되므로, 케이블이 적분구(10) 내에 노출되지 않도록, 시료(2)를 적분구(10) 밖으로 노출시킨 상태로 배치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 적분구(10)의 내벽면(10a)의 재료와는 다른 재료인 케이블이 적분구(10) 내로 노출됐을 경우, 케이블이 피측정광을 흡수함으로써, 시료(2)의 외부 양자 효율 혹은 내부 양자 효율을 정밀도 좋게 측정하는 것이 곤란해지기 때문이다. 이와 같이, PL법과 EL법은, 통상, 시료(2)의 배치가 서로 다르다. 그렇지만, PL법과 EL법에서, 시료(2)의 배치를 바꾸는 것은 번거롭다. 또한, 이와 같이 시료(2)의 배치를 바꾸어 피측정광을 측정함으로써, 측정의 결과에 편차가 생길 우려 있다.
이것에 대해, 본 실시 형태의 분광 측정 장치(1) 및 분광 측정 방법에서는, 시료(2)가 적분구(10) 내로 노출된 상태이므로, 여기광을 직접 조사할 수 있다. 또한, 플레이트(40)의 금속 핀(45)을 통해서 시료(2)에 전류를 공급하는 구성으로 함으로써, 적분구(10) 내에 있어서의 피측정광이 흡수될 수 있는 부분을 최대한 작게 할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 분광 측정 장치(1) 및 분광 측정 방법에 의하면, 시료(2)의 배치를 바꾸는 일 없이, PL법 및 EL법의 양쪽의 측정을 행할 수 있다. 또, PL법과 EL법에서, 통상, 시료(2)의 배치의 차이에 의해 홀더의 구성이 다르므로, 상이한 홀더를 구분해서 사용하는 것이 행해진다. 이것에 대해, 본 실시 형태의 분광 측정 장치(1) 및 분광 측정 방법에서는, PL법과 EL법에서 같은 홀더(50)를 사용할 수 있어, 범용성이 높다. 또한, 홀더(50)마다 교정하는 수고를 줄일 수 있다.
플레이트(40)가 측면(57b)과 감합되어 있다. 또, 수용 스텝 S2에서는, 플레이트(40)가 측면(57b)에 감합되도록 플레이트(40)를 오목부(57)에 수용하고 있다. 이것에 의해, 홀더(50)에 대한 플레이트(40)의 상대적인 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.
한 쌍의 전극(46)과 제2 주부(45b)는, 서로 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의해, 한 쌍의 전극(46) 및 제2 주부(45b)를 통해서 제1 면(41a) 상의 시료(2)에 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 공급할 수 있으므로, EL법에 의한 양자 효율을 바람직하게 측정할 수 있다.
전극 구멍(42) 내에 마련되는 제1 주부(45a)가, 한 쌍의 전극(46)과 제2 주부(45b)를 전기적으로 접속하고 있다. 이와 같이 한 쌍의 전극 구멍(42)에 마련되는 제1 주부(45a)를 통해서 한 쌍의 전극(46)에 전류를 공급함으로써, 적분구(10) 내로 노출될 수 있는 한 쌍의 전극(46)의 크기를 최대한 작게 할 수 있다. 즉, 적분구(10) 내에 있어서 피측정광이 흡수될 수 있는 부분을 최대한 작게 할 수 있다. 이것에 의해, EL법에 의한 양자 효율을 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
단자(58)는 제2 주부(45b)와 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의해, 예를 들면 전극(46)과 제2 주부(45b)가 접촉하도록 플레이트(40)를 홀더(50)의 오목부(57)에 재치하는 것만으로, 제2 주부(45b)에 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 공급할 수 있다. 즉, 간이한 구성에 의해 시료(2)에 전류 및/혹은 전류를 공급할 수 있다.
전원(4)은 제2 주부(45b)와 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의해, 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 시료(2)에 공급할 수 있다.
전기 검출기(5)는 제2 주부(45b)와 전기적으로 접속되어, 시료(2)에 생기는 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 검출하고 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 여기광의 조사에 의해서 시료(2)에 생기는 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 검출할 수 있다.
단면(31b)이 바닥면(57a)에 플레이트(40)를 누르고 있다. 또, 배치 스텝 S3에서는, 바닥면(57a)에 플레이트(40)를 누르도록 어댑터(30)를 홀더(50)에 장착하고 있다. 이것에 의해, 간단한 작업에 의해 플레이트(40)를 홀더(50)의 오목부(57)에 용이하게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 투명 기판(41)을 오목부(57)에 고정할 때 오목부(57) 내에 티끌이나 먼지가 부착되는 리스크를 억제할 수 있다. 즉, 오목부(57) 내에 있어서 피측정광의 반사율이 저하되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 시료(2)의 양자 효율을 더욱 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 또한, 바닥면(57a)에 플레이트(40)가 눌림으로써, 단자(58)와 제2 주부(45b)가 서로 접촉되 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 전극(46)과 제2 주부(45b)가 서로 전기적으로 접속된 상태를 보다 확실히 유지할 수 있다. 즉, 시료(2)에 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 보다 확실히 공급할 수 있다.
플레이트(40)의 두께는, 바닥면(57a)으로부터의 측면(57b)의 높이 이하이다. 플레이트(40)의 두께가 측면(57b)의 높이보다도 두꺼운 경우, 어댑터(30)의 단면(31b)과 홀더(50)의 재치부(55)의 단면(56)의 사이에 간극이 생길 우려가 있다. 이 경우, 피측정광이, 당해 간극을 매개로 예를 들면 반사재로 덮이지 않은 부품(예를 들면 홀더 커버(32)의 관통 구멍(32c))에 입사되면, 피측정광이 당해 부품에 흡수될 가능성이 있다. 이에, 플레이트(40)의 두께를 바닥면(57a)으로부터의 측면(57b)의 높이 이하로 하여, 단면(31b)과 단면(56)의 사이에 간극이 생기는 것을 억제함으로써, 적분구(10) 내에 있어사 피측정광이 흡수되는 것을 더욱 억제할 수 있다. 따라서, 시료(2)의 양자 효율 등의 발광 특성을 더욱 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
유도 구멍(31c)은 적분구(10)의 중심부 C0를 향해서 지름이 확대되는 테이퍼 형상을 포함하고 있다. 이것에 의해, 유도 구멍(31c)의 형상을 적분구(10)의 내벽면의 형상에 근접시킬 수 있으므로, 피측정광을 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있다. 즉, 시료(2)의 양자 효율 등의 발광 특성을 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있다.
(변형예)
도 16은 상기 실시 형태의 변형예에 의한 플레이트(40A)의 사시도이다. 도 17은 본 변형예에 의한 재치부(55A)의 사시도이다. 본 변형예와 상기 실시 형태와의 차이점은, 플레이트(40A)가 한 쌍의 금속 핀(45)을 대신하여 한 쌍의 클립 전극(70)을 가지고 있는 점, 투명 기판(41A)이 한 쌍의 전극 구멍(42)을 가지고 있지 않은 점, 및 재치부(55A)의 오목부(57A)가 한 쌍의 전극용 오목부(80)를 추가로 포함하는 점이다. 도 16에 도시되는 것처럼, 클립 전극(70)은 투명 기판(41A)의 X방향에 있어서의 양단부를 사이에 끼도록 장착되어 있다. 클립 전극(70)은 제1 면(41a)으로 노출되는 상부 전극(70a), 및 제2 면(41b)으로 노출되는 하부 전극(70b)을 포함한다. 상부 전극(70a)은 본 변형예에 있어서의 제1 전극이고, 하부 전극(70b)은 본 변형예에 있어서의 제2 전극이다. 상부 전극(70a)은 제1 면(41a) 상에 마련되어 있다. 상부 전극(70a)은 본딩 와이어(90)를 통해서 시료(2)에 전기적으로 접속되어 있다. 하부 전극(70b)은 상부 전극(70a)과 연결되어 있고, 제2 면(41b) 상에 마련되어 있다. 하부 전극(70b)은 상부 전극(70a)과 전기적으로 접속되어 있다. 한 쌍의 전극용 오목부(80)는, 한 쌍의 클립 전극(70)의 외형을 따라서 마련되어 있다. 도 17에 도시되는 것처럼, 한 쌍의 전극용 오목부(80)는, 바닥면(57a)의 한 쌍의 전극 구멍(57c)을 각각 포함하는 일부로부터 측면(57b)에 걸쳐서 마련되어 있다. 한 쌍의 전극용 오목부(80)에는, 한 쌍의 클립 전극(70)의 하부 전극(70b)이 각각 수용된다. 한 쌍의 전극용 오목부(80)의 전극 구멍(57c)으로부터 돌출되는 단자(58)는, 한 쌍의 클립 전극(70)의 하부 전극(70b)에 각각 접촉된다. 이것에 의해, 한 쌍의 하부 전극(70b)은 한 쌍의 단자(58)와 각각 전기적으로 접속된다.
본 개시의 분광 측정 장치 및 분광 측정 방법은, 상술한 실시 형태 및 실시예로 한정되는 것이 아니고, 그 밖에 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 상술한 실시 형태 및 변형예를, 필요한 목적 및 효과에 따라 서로 조합해도 된다.
1…분광 측정 장치 2…시료
3…여기광 공급부 3a…여기광원
3b…라이트 가이드 4…전원
5…전기 검출기 6…데이터 처리부
10…적분구 10a…내벽면
11, 12, 13…장착 구멍 14…예비 구멍
15…장착 나사 구멍 20…시료 장착부
30…어댑터 31a, 31b, 32a, 32b, 56…단면
31c…유도 구멍 31d, 32d…플랜지부
32…홀더 커버 32c…관통 구멍
33, 43…위치 결정 구멍 40, 40A…플레이트
41, 41A…투명 기판 41a…제1 면
41b…제2 면 42…전극 구멍
42a…단차면 42b…제1 구멍부
42c…제2 구멍부 45…금속 핀
45a…제1 주부 45b…제2 주부
46…전극 50…홀더
51…본체부 51a…장착부
51b…홈부 51c, 57d…위치 결정 핀
51d…소경부 51e…배선
55, 55A…재치부 57, 57A…오목부
57a…바닥면 57b…측면
57c…전극 구멍 58…단자
60…분광 검출기 70…클립 전극
70a…상부 전극 70b…하부 전극
80…전극용 오목부 90…본딩 와이어
3…여기광 공급부 3a…여기광원
3b…라이트 가이드 4…전원
5…전기 검출기 6…데이터 처리부
10…적분구 10a…내벽면
11, 12, 13…장착 구멍 14…예비 구멍
15…장착 나사 구멍 20…시료 장착부
30…어댑터 31a, 31b, 32a, 32b, 56…단면
31c…유도 구멍 31d, 32d…플랜지부
32…홀더 커버 32c…관통 구멍
33, 43…위치 결정 구멍 40, 40A…플레이트
41, 41A…투명 기판 41a…제1 면
41b…제2 면 42…전극 구멍
42a…단차면 42b…제1 구멍부
42c…제2 구멍부 45…금속 핀
45a…제1 주부 45b…제2 주부
46…전극 50…홀더
51…본체부 51a…장착부
51b…홈부 51c, 57d…위치 결정 핀
51d…소경부 51e…배선
55, 55A…재치부 57, 57A…오목부
57a…바닥면 57b…측면
57c…전극 구멍 58…단자
60…분광 검출기 70…클립 전극
70a…상부 전극 70b…하부 전극
80…전극용 오목부 90…본딩 와이어
Claims (11)
- 시료로부터 발사되는 피측정광을 측정하는 분광 측정 장치로서,
상기 피측정광을 반사하는 내벽면, 및 상기 내벽면으로부터 외부를 향해서 연장되는 장착 구멍을 가지는 적분구와,
상기 피측정광을 유도하는 유도 구멍을 가지고, 상기 장착 구멍에 배치되는 어댑터와,
상기 적분구의 외측으로부터 상기 유도 구멍을 덮음과 아울러 상기 시료가 재치되는 제1 면, 및 상기 제1 면과는 반대측에 배치되는 제2 면을 가지고, 상기 피측정광을 투과하는 플레이트와,
상기 플레이트를 수용하는 오목부를 가지고, 상기 적분구에 장착되는 홀더와,
상기 적분구로부터 출력되는 상기 피측정광을 검출하는 분광 검출기를 구비하고,
상기 오목부는 상기 제2 면과 대향하는 바닥면, 및 상기 플레이트의 둘레를 둘러싸는 측면을 포함하고,
상기 바닥면 및 상기 측면은, 상기 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있고,
상기 플레이트는 상기 제1 면으로 노출되는 제1 전극, 및 상기 제2 면으로 노출되는 제2 전극을 추가로 가지고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 서로 전기적으로 접속되는, 분광 측정 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 플레이트는 상기 측면과 감합하는, 분광 측정 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 플레이트는 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 걸쳐서 연장되는 관통 구멍, 및 상기 관통 구멍 내에 마련되는 제1 도전체를 추가로 가지고,
상기 제1 도전체는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 접속하는, 분광 측정 장치. - 청구항 2에 있어서,
상기 플레이트는 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면에 걸쳐서 연장되는 관통 구멍, 및 상기 관통 구멍 내에 마련되는 제1 도전체를 추가로 가지고,
상기 제1 도전체는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 전기적으로 접속하는, 분광 측정 장치. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오목부는 상기 바닥면에 마련되는 구멍부, 및 상기 구멍부 내에 마련되는 제2 도전체를 추가로 포함하고,
상기 제2 도전체는 상기 제2 전극과 전기적으로 접속되는, 분광 측정 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 제2 도전체와 전기적으로 접속되는 전원을 추가로 구비하는, 분광 측정 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 제2 도전체와 전기적으로 접속되고, 상기 시료에 생기는 전류 및 전압 중 적어도 한쪽을 검출하는 전기 검출기를 추가로 구비하는, 분광 측정 장치. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 어댑터는 상기 바닥면에 상기 플레이트를 누르는 누름부를 추가로 가지는, 분광 측정 장치. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플레이트의 두께는 상기 바닥면으로부터의 상기 측면의 높이 이하인, 분광 측정 장치. - 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유도 구멍은 상기 적분구의 중심부를 향해서 지름이 확대되는 테이퍼 형상을 포함하는, 분광 측정 장치. - 시료로부터 발사되는 피측정광을 반사하는 내벽면, 및 상기 내벽면으로부터 외부를 향해서 연장되는 장착 구멍을 가지는 적분구를 이용하여, 상기 피측정광을 측정하는 분광 측정 방법으로서,
제1 면 및 상기 제1 면과는 반대측에 배치되는 제2 면을 가짐과 아울러 상기 피측정광을 투과하는 플레이트의 상기 제1 면에 상기 시료를 재치하는 재치 스텝과,
상기 제2 면과 대향하는 바닥면, 및 상기 플레이트의 둘레를 둘러싸는 측면을 포함하는 오목부를 가지는 홀더의 상기 오목부에 상기 플레이트를 수용하는 수용 스텝과,
상기 피측정광을 유도하는 유도 구멍을 가지는 어댑터를, 상기 유도 구멍이 상기 제1 면에 상기 적분구의 외측으로부터 덮이도록 상기 플레이트 상에 배치하고, 상기 홀더를 상기 적분구에 장착하고 상기 어댑터를 상기 장착 구멍에 배치하는 배치 스텝과,
상기 적분구로부터 출력되는 상기 피측정광을 분광 검출기에 의해 검출하는 검출 스텝을 포함하고,
상기 바닥면 및 상기 측면은, 상기 피측정광을 반사하는 반사재로 덮여 있고,
상기 플레이트는 상기 제1 면으로 노출되는 제1 전극, 및 상기 제2 면으로 노출되는 제2 전극을 추가로 가지고,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극은, 서로 전기적으로 접속되는, 분광 측정 방법.
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