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LED外延测试仪器的原理与应用
LED外延测试仪器的原理与应用
EPI_3
工艺工程师
李锐
2011年9月13日
目录
一、光致发光(PL)
二、电致发光(EL)
X XRD
三、 射线衍射仪( )
四、霍尔测量仪(Hall)
五、二次粒子质谱仪(SIMS)
PL Photoluminescence
一、光致发光(PL:Photoluminescence)
PPLL PPhhoottoolluummiinneesscceennccee
• 用光激发发光体引起的发光现象。
• 它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段。光
的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁,都经过激发态。
PL
PL
• PPLL是一种运用外来光源照射待测样品,使之发出荧光的
一种非破坏性检测技术。经由能量高于样品能隙的外来光
源激发,使得原本在价带的电子,有机会跃迁到更高能
-
阶;因此,在原本的价带便留下一个空穴,而形成电子 空
-
穴对。这组电子 空穴对,如果以辐射耦合的方式结合,就
可以放出一个光子。当然,也有可能是以热能或其它能量
的方式放出。对于因辐射耦合而放出的光,因其是由外来
光源的激发所形成的,所以通常称之为“光致荧光”
原理
当激发光源照射在待测样品上,利用入射光子能量大于半导体材料
的能隙,将电子由价带(valence band)激发到导带(conduction band)。
而在非常短的时间之内,大部分的高阶电子(空穴)会释放声子或其它过
程,蜕化到导带(价带)的最低能阶,之后再藉由电子空穴对再结合
(electron-hole pair recombination) 而放出荧光。
过程
PL量测原理
将用于激发的激光束聚焦后照射光电材料外延片表面,这时在照射点处将出
现光致发光现象。从照射点处发出的荧光经光谱仪后被线阵CCD探测器收集,经
数据转换后被计算机所记录,这样就可以得到照射点处光致荧光的光谱。通过扫
描方式对样品表面进行逐点测量后,再经过计算机进行谱线成像处理就可以得到
样品表面的光谱和光强等信号的分布图。整个测量过程由计算机控制并显示测量
结果。所有测量数据可以离线显示和进行数据处理。
PL
PL谱仪测外延片厚度原理
PPLL
当一束白光垂直入射到一定厚度的薄膜上时,假设薄膜的折射率大
于衬底的折射率,设空气、薄膜、衬底的折射率为n 、n 、n 则
0 1 2,
n n n , 当光入射薄膜之间时,一部分光发生反射强度为I01,一部分
0 1 2
发生折射透过界面射入介质中,当传输到衬底表面时又有一部分发生反
射为I12,一部分发生折射透过衬底射出去;其中的I12又会在薄膜上表
明面发生反射和透射,透射出去的部分为I120,则I01与I120会在薄膜表
面发生干涉,两束光的光程差公式为:ΔL=2n h-1/2λ,其中光在1~2
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