用于發光二極管結構中的內部量子效率的非接觸測量的方法及設備的制造方法

用于發光二極管結構中的內部量子效率的非接觸測量的方法及設備的制造方法
【專利摘要】LED結構的一或多個電響應特性的非接觸測量包含：使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構的表面的照明區域；使用發光傳感器從所述發光二極管結構的所述照明區域內的發光區域測量發光信號的瞬態；在來自所述發光二極管結構的所述發光信號的所述測量瞬態的第一時間確定第一發光強度；在不同于來自所述發光二極管結構的所述發光信號的所述測量瞬態的所述第一時間的第二時間確定第二發光強度；及基于所述第一發光信號及所述第二發光信號從所述發光二極管結構確定所述發光信號的電致發光分量的強度。
【專利說明】用于發光二極管結構中的內部量子效率的非接觸測量的方法 及設備
[0001] 相關申請案的交叉參考
[0002] 本申請案依據35 U.S.C.§119(e)主張2013年9月14日申請的第61/877,949號美國 臨時申請案及2014年1月29日申請的第61/933,284號美國臨時申請案的權利。第61/877， 949號美國臨時申請案及第61/933,284號美國臨時申請案W全文引用方式并入本文中。
技術領域
[0003] 本發明大體上設及發光二極管結構中的各種電響應特性的非接觸測量，且特定來 說，本發明設及一種用于測量發光二極管結構的內部量子效率的非接觸技術。
【背景技術】
[0004] 對改進半導體裝置表征技術的需要隨著對改進半導體裝置性能的需求不斷增加 而增加。半導體晶片(例如娃晶片)在裝置結構的制造中起重要作用。此類裝置結構包含(但 不限于）與發光二極管相關聯的半導體結構及相關特征(例如M0CVD生長結構KLED質量及 制造控制的改進監測是發展先進半導體裝置制造技術的關鍵。內部量子效率(I犯)是Lm)性 能的常用指標且對用于改進L邸裝置的良率及質量的F0化過程控制很重要。
[0005] 先前用于監測電致發光及I犯的一種表征技術包含彈黃加載探針接觸技術。2010 年3月16日頒布的第7，679,381號美國專利、2011年12月21日申請的第2013/0043875號美國 專利公開案及2011年12月21日申請的第2013/0046496號美國專利公開案中大體上描述彈 黃加載接觸測量技術，所述專利各自W全文引用方式并入本文中。彈黃加載接觸技術是基 于由施加到彈黃加載探針的正向電壓激發的電致發光強度的測量，參考底部η層。使用第二 探針通過晶片的邊緣建立到底部η層的連接。
[0006] 此技術也存在許多缺點。此技術的主要缺點中的一者在于:接近于探針的接觸區 域的電致發光受阻于探針自身，且因此僅收集發光信號的外圍及散射部分。另外，此技術的 另一缺點包含:無法考慮ρ-η結層中的橫向電流，其可引起電極區域外的電致發光的顯著擴 展，從而導致顯著貢獻的測量誤差。此外，此方法受制于存在與污染、高接觸電阻、對準困 難、存在粒子及類似物相關的測量偽影。
[0007] 顯然，現有技術包含許多缺陷。因此，將期望提供一種解決上文所識別的現有技術 的運些缺陷的方法及系統。

【發明內容】

[000引根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的設備。在一個說明性實施例中，所述設備包含：照明單元，其包含使用所選擇強度幅值的 光照明包含發光二極管結構的襯底的照明區域的照明源，所述光包含強度調制光或脈沖光 中的至少一者，所述光適合于激發所述照明區域的所述發光二極管結構的至少第一區域內 的光致發光。在一個說明性實施例中，所述設備包含:發光測量單元，其包含經配置W從所 述照明區域內的所述Lm)結構的所述第一區域測量發光信號的至少一個光學傳感器。在一 個說明性實施例中，所述設備包含:結光電壓測量單元，其包含接近所述發光二極管結構而 定位且經配置W將光從所述照明源傳輸到所述Lm)結構的所述第一區域的至少第一透明電 極，其中所述第一透明電極經配置W測量與所述照明區域內的所述第一區域對應的所述發 光二極管結構的結光電壓信號，其中所述第一電極的區域小于由所述照明單元照明的所述 照明區域。
[0009] 在一個說明性實施例中，所述設備包含通信地禪合到至少所述發光測量單元、所 述結光電壓測量單元及所述照明單元的控制器。在一個說明性實施例中，所述控制器可控 制來自所述照明源的所述光的一或多個特性。在一個說明性實施例中，所述控制器可從所 述發光測量單元接收所述發光信號的一或多個測量。在一個說明性實施例中，所述控制器 可從所述結光電壓測量單元接收所述結光電壓信號的一或多個測量。在一個說明性實施例 中，所述控制器可基于所述發光信號的所接收的一或多個測量的一或多個特性及所述結光 電壓信號的所接收的一或多個測量的一或多個特性確定所述發光二極管結構的內部量子 效率或內部注入效率中的至少一者。
[0010] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構中的一或多個特性的無接觸測 量的設備。在一個說明性實施例中，所述設備包含：照明單元，其包含使用所選擇強度幅值 的光照明包含發光二極管結構的襯底的照明區域的照明源，所述光包含強度調制光或脈沖 光中的至少一者，所述光適合于激發所述照明區域的所述發光二極管結構的至少第一區域 內的光致發光。在一個說明性實施例中，所述設備包含:發光測量單元，其包含經配置W從 未暴露于所述強度調制光的所述發光二極管結構的區域測量電致發光強度的至少一個光 學傳感器。在一個說明性實施例中，所述設備包含:第一結光電壓測量單元，其包含接近所 述發光二極管結構而定位且經配置W從所述發光二極管結構的所述未暴露區域測量未暴 露的結光電壓信號的至少第一透明電極。在一個說明性實施例中，所述設備包含:第二結光 電壓測量單元，其包含接近所述發光二極管結構而定位的至少第二透明電極，所述第二透 明電極包圍所述第一透明電極且經配置W從所述第一透明電極外部的所述發光二極管結 構的所述照明區域測量暴露的結光電壓信號。
[0011] 在一個說明性實施例中，所述設備包含通信地禪合到至少所述發光測量單元、所 述第一結光電壓測量單元、所述第二結光電壓測量單元及所述照明單元的控制器。在一個 說明性實施例中，所述控制器可控制來自所述照明源的所述光的一或多個特性。在一個說 明性實施例中，所述控制器可從所述發光測量單元接收所述電致發光信號的一或多個測 量。在一個說明性實施例中，所述控制器可從所述第一結光電壓測量單元接收所述未暴露 的結光電壓信號的一或多個測量。在一個說明性實施例中，所述控制器可從所述第二結光 電壓測量單元接收所述暴露的結光電壓信號的一或多個測量。在一個說明性實施例中，所 述控制器可使用所述測量的未暴露結光電壓及所述測量的暴露結光電壓確定所述發光二 極管結構的光電流密度。在一個說明性實施例中，所述控制器可基于來自所述第一透明電 極的一或多個額外結光電壓測量及來自所述第二透明電極的一或多個額外結光電壓測量 確定所述發光二極管結構的正向電壓。在一個說明性實施例中，所述控制器可使用來自所 述發光二極管結構的所述未暴露區域的所述測量電致發光強度、所述發光二極管結構的所 述確定光電流密度或所述發光二極管結構的所述確定正向電壓中的至少一者確定所述發 光二極管結構的內部量子效率。
[0012] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的設備。在一個說明性實施例中，所述設備包含：照明單元，其包含使用所選擇強度幅值的 光照明包含發光二極管結構的襯底的照明區域的照明源，所述光包含強度調制光或脈沖光 中的至少一者，所述光適合于激發所述照明區域的所述發光二極管結構的至少第一區域內 的光致發光。在一個說明性實施例中，所述設備包含:發光測量單元，其包含經配置W從未 暴露于所述強度調制光的所述發光二極管結構的區域測量電致發光強度的至少一個光學 傳感器。在一個說明性實施例中，所述設備包含:第一結光電壓測量單元，其包含接近所述 發光二極管結構而定位且經配置W從所述發光二極管結構的暴露區域測量暴露的結光電 壓信號的至少第一透明電極。在一個說明性實施例中，所述設備包含第二結光電壓測量單 元，其包含接近所述發光二極管結構而定位的至少第二透明電極，所述第二透明電極包圍 所述第一透明電極且經配置W從所述第一透明電極外部的所述發光二極管結構的所述照 明區域測量未暴露的結光電壓信號。在一個說明性實施例中，所述設備包含通信地禪合到 至少所述發光測量單元、所述第一結光電壓測量單元、所述第二結光電壓測量單元及所述 照明單元的控制器。在一個說明性實施例中，所述控制器可控制來自所述照明源的所述光 的一或多個特性。在一個說明性實施例中，所述控制器可從所述發光測量單元接收所述電 致發光信號的一或多個測量。在一個說明性實施例中，所述控制器可從所述第一結光電壓 測量單元接收所述暴露的結光電壓信號的一或多個測量。在一個說明性實施例中，所述控 制器可從所述第二結光電壓測量單元接收所述未暴露的結光電壓信號的一或多個測量。在 一個說明性實施例中，所述控制器可使用所述測量的未暴露結光電壓及所述測量的暴露結 光電壓確定所述發光二極管結構的光電流密度。在一個說明性實施例中，所述控制器可基 于來自所述第一透明電極的一或多個額外結光電壓測量及來自所述第二透明電極的一或 多個額外結光電壓測量確定所述發光二極管結構的正向電壓。在一個說明性實施例中，所 述控制器可使用來自所述發光二極管結構的所述未暴露區域的所述測量電致發光強度、所 述發光二極管結構的所述確定光電流密度或所述發光二極管結構的所述確定正向電壓中 的至少一者確定所述發光二極管結構的內部量子效率。
[0013] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的方法。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構 的表面的照明區域。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用發光傳感器從所述照明區 域內的發光區域測量發光信號的瞬態。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用定位于 所述照明區域內且接近所述發光二極管結構的所述表面而定位的透明電極從所述照明區 域內的所述發光區域測量結光電壓信號的瞬態。在一個說明性實施例中，所述方法包含:從 所述發光區域確定所述發光二極管結構的結光電壓正向電壓。在一個說明性實施例中，所 述方法包含:確定所述發光二極管結構的光電流密度。在一個說明性實施例中，所述方法包 含:確定所述發光信號的電致發光分量的強度。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使 用來自所述發光區域的所述發光二極管結構的所述確定結光電壓正向電壓、所述發光二極 管結構的所述光電流密度或所述發光信號的所述電致發光分量的所述強度中的至少一者 確定所述發光二極管結構的內部量子效率或內部注入效率中的至少一者。
[0014] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的方法。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構 的表面的照明區域。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用發光傳感器從所述發光二 極管結構的所述照明區域內的發光區域測量發光信號的瞬態。在一個說明性實施例中，所 述方法包含:在來自所述發光二極管結構的所述發光信號的所述測量瞬態的第一時間確定 第一發光強度。在一個說明性實施例中，所述方法包含:在不同于來自所述發光二極管結構 的所述發光信號的所述測量瞬態的所述第一時間的第二時間確定第二發光強度。在一個說 明性實施例中，所述方法包含:基于所述第一發光信號及所述第二發光信號從所述發光二 極管結構確定所述發光信號的所述電致發光分量的強度。
[0015] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的方法。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用第一脈沖持續時間的一或多個第一光 脈沖照明發光二極管結構的表面的照明區域。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用 第二脈沖持續時間的一或多個第二光脈沖照明所述發光二極管結構的所述表面的所述照 明區域。在一個說明性實施例中，所述方法包含:從由所述一或多個第一光脈沖激發的所述 發光二極管結構測量第一發光強度。在一個說明性實施例中，所述方法包含:從由所述一或 多個第二光脈沖激發的所述發光二極管結構測量第二發光強度。在一個說明性實施例中， 所述方法包含:基于所述第一發光強度及所述第二發光強度從所述發光二極管結構確定所 述發光信號的所述電致發光分量的強度。
[0016] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的方法。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用強度調制光照明發光二極管結構的表 面的照明區域。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用發光傳感器從未暴露于所述強 度調制光的所述發光二極管的區域測量由光載流子漂移誘發的電致發光強度。在一個說明 性實施例中，所述方法包含:使用定位于所述未暴露區域內且接近所述發光二極管結構的 所述表面而定位的第一透明電極從所述發光二極管結構的所述未暴露區域測量未暴露的 結光電壓信號。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用所述第一透明電極外部、定位 于所述照明區域內且接近所述發光二極管結構的所述表面而定位的第二透明電極從所述 發光二極管結構的所述照明區域測量暴露的結光電壓信號。在一個說明性實施例中，所述 方法包含:使用所述測量的未暴露結光電壓及所述測量的暴露結光電壓確定所述發光二極 管結構的光電流密度。在一個說明性實施例中，所述方法包含:測量所述發光二極管結構的 正向電壓。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用來自所述發光二極管結構的所述未 暴露區域的所述測量電致發光強度、所述發光二極管結構的所述確定光電流密度或所述二 極管結構的所述測量正向電壓中的至少一者確定所述發光二極管結構的內部量子效率。
[0017] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的方法。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用強度調制光照明發光二極管結構的表 面的照明區域。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用發光傳感器從未暴露于所述強 度調制光的所述發光二極管的區域測量由光載流子漂移誘發的電致發光強度。在一個說明 性實施例中，所述方法包含:使用定位于暴露區域內且接近所述發光二極管結構的所述表 面而定位的第一透明電極從所述發光二極管結構的所述暴露區域測量暴露的結光電壓信 號。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用包圍所述第一透明電極且接近于所述發光 二極管結構的所述表面的第二透明電極從所述發光二極管結構的所述照明區域測量未暴 露的結光電壓信號。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用所述測量的未暴露結光電 壓及所述測量的暴露結光電壓確定所述發光二極管結構的光電流密度。在一個說明性實施 例中，所述方法包含:測量所述發光二極管結構的正向電壓。在一個說明性實施例中，所述 方法包含:使用來自所述發光二極管結構的所述未暴露區域的所述測量電致發光強度、所 述發光二極管結構的所述確定光電流密度或所述二極管結構的所述測量正向電壓中的至 少一者確定所述發光二極管結構的內部量子效率。
[0018] 根據本發明的一個實施例，掲示一種用于LED結構的一或多個特性的無接觸測量 的方法。在一個說明性實施例中，所述方法包含:使用強度調制光照明發光二極管結構的表 面的照明區域。在一個說明性實施例中，所述方法包含:測量所述強度調制光的強度。在一 個說明性實施例中，所述方法包含:使用發光傳感器從未暴露于所述強度調制光的所述發 光二極管結構的區域測量由光載流子漂移誘發的電致發光強度。在一個說明性實施例中， 所述方法包含:通過比較所述電致發光強度與所述調制光的所述強度確定電致發光效率。
[0019] 應理解，前述一般描述及W下詳細描述兩者都僅為示范性及解釋性的，且不一定 為對本發明的限制。并入本說明書中且構成本說明書的部分的【附圖說明】本發明的實施例且 與一般描述一起用來解釋本發明的原理。
【附圖說明】
[0020] 所屬領域的技術人員可通過參考附圖更好地理解本發明的眾多優點，其中：
[0021] 圖1A是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的設備的框圖。
[0022] 圖1B說明根據本發明的一個實施例的隨半徑而變化的注入電流的曲線圖。
[0023] 圖1抗兌明描繪根據本發明的一個實施例的脈沖激勵照明瞬態、結光電壓瞬態及發 光瞬態的曲線圖。
[0024] 圖1D及化說明根據本發明的一個實施例的在暗照明條件及照明條件下的Lm)結構 的帶圖的概念圖。
[0025] 圖1F到1H圖1F到1H說明根據本發明的一或多個實施例的用于解釋JPV時間延遲、 發光時間延遲及穩態時間間隔的一系列等效電路配置。
[0026] 圖2A是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的方法的流程圖。
[0027] 圖2B是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的方法的流程圖。
[0028] 圖2C是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的方法的流程圖。
[0029] 圖3A是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的設備的框圖。
[0030] 圖3B是根據本發明的一個實施例的電致發光產生所設及的機構的概念圖。
[0031] 圖3C是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的設備的框圖。
[0032] 圖3D是根據本發明的一個實施例的電致發光產生所設及的機構的概念圖。
[0033] 圖3E到3F說明根據本發明的一個實施例的用于Lm)結構的一或多個特性的無接觸 測量的設備。
[0034] 圖3G說明描繪根據本發明的一個實施例的非接觸電致發光強度與接觸電致發光 強度之間的相關性的曲線圖。
[0035] 圖4A是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的方法的流程圖。
[0036] 圖4B是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的方法的流程圖。
[0037] 圖4C是說明根據本發明的一個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無接觸測 量的方法的流程圖。
[0038] 顯然，現有技術包含眾多缺陷。因此，將期望提供一種解決上文所識別的現有技術 的運些缺陷的方法及系統。
【具體實施方式】
[0039] 現將詳細參考所掲示的標的物，在附圖中說明所述標的物。
[0040] 大體上參考圖1A到4C，描述根據本發明的用于發光二極管化抓)結構的一或多個 特性的無接觸測量的系統及方法。本發明的實施例設及一種適合于從由激勵照明照明的 led結構測量電致發光化L)響應及/或光致發光(PL)響應的發光測量技術。另外，本發明的 實施例設及一種適合于在由激勵照明照明的區域及/或未由激勵照明照明的區域中測量半 導體襯底的LED結構的各種電響應特性的非接觸結光電壓QPV)技術。
[0041] 貫穿本發明所描述的非接觸測量技術提供LED結構的一或多個特性的準確測量。 在一些實施例中，本發明的非接觸測量技術可提供(但不限于)光電流、正向電壓、EL、內部 量子效率、注入及福射效率的監測。
[0042] 舉非限制性實例，貫穿本發明所描述的技術可提供有機金屬化學氣相沉積 (M0CVD)生長及退火之后的L抓結構中的光電流、正向電壓、EL、內部量子效率、注入及福射 效率的監測。舉另一非限制性實例，貫穿本發明所描述的技術可提供導電窗及透明窗的等 離子增強化學氣相沉積(PECVD)之后的光電流、正向電壓、EL、內部量子效率、注入效率及福 射效率的監測。
[0043] 可使用來自LED結構的大量測量發光強度找到上述特性中的一或多者。另外，可使 用來自L邸結構的大量測量結光電壓找到上述特性中的一或多者。
[0044] 本發明的實施例經由肝V激發的直接光致發光及電致發光的時間解析及空間分離 從光學激發的L邸結構提供電致發光的非接觸測量。此實施例可在M0CVD及退火之后使用時 間解析方法來提供在激勵區域的中間所收集的光學激發的電致發光及相關聯的效率的非 接觸監測。接著，此監測過程的結果可在制造期間用作用于過程控制目的的反饋。
[0045] 本發明的額外實施例可在LED結構的第一區域中利用光學激勵，同時從所述第一 區域外部的LED結構的第二區域收集電致發光信號，借此通過由橫向電場及光電流引起的 JPV信號的散布激發所述電致發光信號。此實施例對在具有低薄層電阻的導電窗及透明窗 的沉積或生長之后監測L邸結構尤其有用，其引起照明區域外部的肝V的高速散布。
[0046] 現參看圖1A，在一個實施例中，系統100包含照明單元102。在另一實施例中，系統 100包含發光測量單元104。在另一實施例中，系統100包含結光電壓(JPV)測量單元106。在 另一實施例中，系統100包含通信地禪合到照明單元102、發光測量單元104及/或肝V測量單 元104的控制器108。本文中應注意，圖1A中所描繪的肝V測量單元106并非為本發明的必要 條件。因而，雖然本發明主要討論包含肝V測量單元106的實施例，但此特征不應被解釋為對 本發明的限制。
[0047]在一個實施例中，控制器108經配置W引導照明單元102使用具有一或多個所選擇 特性(例如強度、調制頻率及類似物)的光照明包含Lm)結構103的半導體襯底。控制器108又 可接收L抓結構的各種響應特性的測量，例如來自發光測量單元104的化信號及化信號及/ 或來自肝V測量單元106的肝V信號。此外，控制器108可基于貫穿本發明中所描述的測量特 性及各種關系確定半導體襯底的一或多個LED結構103的光電流密度、正向電壓、內部量子 效率(I犯)及/或內部注入效率。
[004引在一個實施例中，照明單元102包含一或多個照明源110。在一個實施例中，一或多 個照明源110經布置W使用光104照明包含Lm)結構103的半導體襯底的區域。舉例來說，照 明源110可經布置W照明包含L邸結構103的襯底的第一照明區域118。
[0049] 在另一實施例中，照明源110使用一或多個所選擇強度的光照明Lm)結構103的表 面。在另一實施例中，照明源110使用一或多個所選擇調制頻率的光照明LED結構103的表 面。舉例來說，照明源110可輸出W所選擇調制頻率調制的光信號。例如，光的調制頻率可對 應于穩態條件(例如低調制頻率)或非穩態條件(例如高調制頻率）。舉另一實例，照明源110 可輸出脈沖光信號。在另一實施例中，照明單元102使用包含所選擇波長或波長范圍的光照 明L邸結構103的表面。
[0050] 照明源110可包含所屬領域中已知的適合于使用調制或脈沖光均勻地照明襯底的 所選擇區域的任何照明源。舉例來說，照明源110可包含(但不限于)一或多個LED、一或多個 激光器、閃光燈(例如濾波閃光燈)或快口燈。
[0051] 在另一實施例中，照明單元102包含禪合到照明源110及控制器108的電源及/或信 號產生器120。就此而言，控制器108可引導信號產生器120驅動照明源now便產生所要照 明輸出。舉例來說，信號產生器120可致使照明源110輸出具有所選擇調制頻率的調制光信 號。舉另一實例，信號產生器120可致使照明源110輸出所選擇持續時間的一或多個光脈沖 (即，脈沖光信號）。舉另一實例，信號產生器120可致使照明源110輸出所選擇強度的一或多 個光脈沖。舉例來說，信號產生器120可致使照明源110輸出具有足夠低W引起Lm)結構103 的受激肝V信號中的穩態條件的調制頻率的調制光信號。舉另一實例，信號產生器120可致 使照明源110輸出具有足夠高W引起L抓結構103的受激肝V信號中的非穩態條件的調制頻 率的調制光信號。
[0052] 在另一實施例中，JPV測量單元106包含第一透明電極144,其用于測量L邸結構103 的照明區域118內的所選擇區域的肝V信號。在一個實施例中，透明電極144接近L抓結構103 而定位且經配置W將光從照明源110傳輸到Lm)結構103的表面。就此而言，第一透明電極 144具有用于測量肝V的第一區域，其與L抓結構103的照明區域118內的第一區域（即，由第 一電極144對向的區域)對應。在一個實施例中，第一電極144的第一區域經選擇W小于由照 明源110照明的區域。本文中應注意，選擇小于照明區域101的電極144的區域有助于限制結 光電壓信號超出照明區域而橫向地散布的影響，其中也由于肝V散布而減少電致發光。本文 中應進一步注意，第一電極144可采用所屬領域中已知的任何適合形狀。舉例來說，第一透 明電極可采用圓盤形狀、正方形形狀、矩形形狀、楠圓形形狀、多邊形形狀等等。
[0053] 在另一實施例中，第一透明電極144安置于透明元件143的表面上。就此而言，第一 透明電極144可安置于面向Lm)結構103的透明元件143的表面上，如圖1A中所展示。在一個 實施例中，第一透明電極144可安置于透明元件143的底面上。在另一實施例中，透明元件 143可包含（但不限于）一或多個透明板143,如圖1A中所展示。舉例來說，透明元件可包含 (但不限于)玻璃板。本文中應注意，透明元件143的構造不受限于玻璃板或單一板配置。而 是，僅出于說明性目的提供上文所提供的描述。本文中應注意，對由照明源110發射的照明 (及受激化照明126)透明的任何材料適合于本發明的背景中的實施方案。此外，透明元件 143可包含適合于固定電極144(及額外電極202)的多個透明板或替代結構。本文中應注意， V.福艾爾(V.Faifer)等人于2014年9月2日申請的第14/475,025號美國專利申請案中描述 非接觸肝V測量，所述專利申請案W全文引用方式并入本文中。
[0054] 在另一實施例中，照明單元102可包含一或多個照明光學元件。在一個實施例中， 照明單元102包含一或多個透鏡115。在一個實施例中，透鏡115將照明源110的輸出與Lm)結 構103的表面光學地禪合。就此而言，來自照明源110的照明116可經由分束器112而被朝向 襯底103引導，且在照射Lm)結構103的表面之前穿過透鏡115、透明板143及第一透明電極 144,如圖1A中所展示。本文中應注意，系統100的光學配置不受限于本發明中所描述的各種 光學元件。而是，僅出于說明性目的提供各種光學組件及其配置。系統100可包含所屬領域 中已知的適合于收集、聚焦、引導及/或過濾由照明源110發射的照明的任何光學元件。本文 中應預期，系統100可包含所屬領域中已知的任何適合照明源及光學元件組合。舉例來說， 任何數目個光學元件(例如蛹眼、微透鏡陣列、漫射器、透鏡、反射鏡、濾光器、偏光器及類似 物)可與所屬領域中已知的任何照明源一起使用。例如，一或多個光纖束可與照明源(例如 閃光燈)禪合。
[0055] 在另一實施例中，發光測量單元104包含經配置W在將測量信號傳輸到控制器108 之前處理所述測量信號的一或多個信號處理元件。舉例來說，測量單元104可包含(但不限 于）用于放大來自傳感器122的信號的前置放大器140。在另一實施例中，測量單元104包含 解調器及/或檢測器142。此外，在放大、解調及/或檢測之后，由控制器108的接口接收來自 傳感器122的信號。
[0056] 在另一實施例中，發光測量單元104包含用于感測來自Lm)結構103的發光照明126 (例如電致發光化L)照明及/或光致發光(PL)照明）的一或多個傳感器122。就此而言，一或 多個傳感器122可經布置W收集及測量由來自照明源110的光激發的化光及/或由光學激勵 激發的化光。在另一實施例中，發光測量單元104可包含一或多個光學元件。在一個實施例 中，透鏡115及128經布置W將在Lm)結構103處所產生的發光照明（例如電致發光及/或光致 發光)收集及聚焦到一或多個傳感器122上。在另一實施例中，發光測量單元104包含一或多 個光圈130、134。在一個實施例中，一或多個光圈130、134經布置W從接近于透明電極144的 激勵區域118的中屯、區域124提供發光收集。就此而言，傳感器122可從由透明電極144探測 的第一區域118內的區域124測量發光信號，其包含信號的化及/或化分量。
[0057] 舉例來說，由照明源110發射的照明116可經由分束器112及透鏡115而轉移到包含 L抓結構103的襯底的表面處的其圖像118中。就此而言，照射L抓結構103的光118可用W光 學地激發照明區域118的一或多個區域。繼而，由Lm)結構103的照明區域發射發光信號。此 夕h透鏡115及128可將圖像118轉移到傳感器122上的圖像136中。在另一實施例中，光圈134 用W將發光光從位于圖像118內的區域124轉移到位于圖像136內的圖像138中。就此而言， 光圈134用W排除從激勵區域118的外部邊緣收集發光，其中電致發光可歸因于肝V信號在 照明區域118外部散布而顯著減少。例如，在沉積于藍寶石上的GaInN的情況下，發光光可延 伸到照明區域118外部的遠距離。在一個實施例中，為減少散射發光的收集，額外光圈130將 對發光光126的收集限于基本上垂直于Lm)結構的表面發出且收集于傳感器122的區域138 中的發光光126。
[005引在另一實施例中，發光測量單元104包含一或多個濾光器132。舉例來說，濾光器 132可用W阻斷來自照明源110的光，同時透射從L邸結構103發出的化光126。
[0059] 一或多個傳感器122可包含所屬領域中已知的適合于收集及測量與受激化光126 相關聯的一或多個特性的任何光傳感器。舉例來說，一或多個傳感器122可包含(但不限于） 光檢測器或裝配有光檢測器陣列的單色器。在另一實施例中，一或多個傳感器122可包含分 光計。舉例來說，一或多個傳感器122可包含(但不限于)裝配有光檢測器陣列的分光計。
[0060] 在另一實施例中，結光電壓測量單元106包含經配置W在將測量信號傳輸到控制 器108之前處理所述測量信號的一或多個信號處理元件。舉例來說，測量單元106可包含(但 不限于）用于放大來自電極144的信號的前置放大器146。在另一實施例中，測量單元106包 含解調器及/或檢測器148。此外，在放大、解調及/或檢測之后，由控制器108的接口接收來 自電極144的信號。
[0061] 在另一實施例中，檢測器142及148可在鎖入放大模式中操作。在另一實施例中，檢 測器142及148可在峰值檢測模式中操作。
[0062] 在另一實施例中，照明單元102可包含用于監測由照明源110發射的照明116的一 或多個特性(例如強度、調制頻率、波長及類似物)的額外傳感器121。舉例來說，額外傳感器 121可包含(但不限于)一或多個光檢測器。在另一實施例中，額外傳感器121通信地禪合到 一或多個信號處理元件W在檢測到來自照明源110的光之后處理額外傳感器121的輸出。舉 例來說，所述一或多個信號處理元件可包含所屬領域中已知的任何信號處理電路，例如(但 不限于)一或多個放大器123及/或一或多個檢測器125。在另一實施例中，檢測器125的輸出 禪合到控制器108。就此而言，控制器108可監測額外傳感器121的輸出且因此監測照明源 110的性能。
[0063] 在另一實施例中，盡管未展示，但系統100可包含用于監測從L邸結構103的表面反 射或散射的照明的一或多個特性(例如強度、波長及類似物）的第二額外傳感器。在另一實 施例中，所述第二額外傳感器也可禪合到處理所述第二額外傳感器的輸出且將所述輸出禪 合到控制器108的一或多個信號處理元件(例如放大器、檢測器及類似物）。
[0064] 在一個實施例中，包含一或多個Lm)結構103(例如LED層）的半導體襯底安置于夾 盤105上。在另一實施例中，夾盤105包含導電夾盤(例如金屬夾盤）。在另一實施例中，夾盤 105包含連接到接地的金屬夾盤。在另一實施例中，系統100包含通過開關150禪合到晶片夾 盤105的信號產生器152。舉例來說，盡管圖1A中未展示，但開關150可直接禪合到夾盤105。 在另一實施例中，開關150禪合到接地。在另一實施例中，信號產生器152禪合到控制器108， 借此控制器108可引導信號產生器152將所選擇信號施加到夾盤105。在一個實施例中，信號 產生器152可施加一或多個校準信號（例如脈沖）W有助于準確地測量本發明的信號（例如 肝V信號）。舉例來說，信號產生器152可用于通過開關150而將AC信號施加到夾盤105W校準 一或多個光電壓信號。
[0065] 本文中應注意，夾盤不受限于導電或金屬夾盤且僅出于說明性目的提供W上描 述。舉例來說，夾盤可包含非導電夾盤。在一個實施例中，本發明的一或多個校準信號可施 加到襯底103的邊緣(而非通過夾盤105,如本文先前所描述）。
[0066] 在一個實施例中，系統100可包含可移動彈黃加載電極156(例如金屬或導電聚合 物）。在一個實施例中，彈黃加載電極156禪合到一或多個導電墊154a、154b，例如(但不限 于)金屬墊或導電聚合物墊。在另一實施例中，電極156可經由導電墊154a、154b而提供LED 結構的頂層158a(例如p層）與底層158b之間的電連接。舉例來說，電極156可定位于透明電 極144的附近，借此在透明電極144附近的頂層158a的區域與底層158b之間提供導電路徑。 在另一實施例中，一或多個導電墊154a、154b可電禪合到開關150的輸出。本文中應注意，V. 福艾爾(V.Faifer)等人于2014年9月2日申請的第14/475,025號美國專利申請案中描述肝V 測量的校準，所述專利申請案全文并入上文中。
[0067] 圖1B說明描繪根據本發明的一或多個實施例的隨半徑而變化的結注入電流的模 擬分布166的曲線圖165。本文中應注意，模擬分布166考慮照明區域118外部的載流子的橫 向漂移且針對具有20mA/mm2的光電流密度及200hm/sq的頂層的薄層電阻的L抓結構而計 算，所述光電流密度及所述薄層電阻表示用于半導體結構(例如(但不限于)具有TC0涂層的 GaInN結構或AlGalnP L抓結構）的共同值。本文中應注意，在圖1B中所表示的模擬的情況 下，總發光信號中的電致發光比重隨著發光信號126的收集面積減小而增加。舉例來說，如 圖1B中所展示，當從由半徑ri=lmm界定的面積收集時的對由傳感器121測量的總發光信號 的電致發光貢獻可高于當收集面積對應于半徑r2 = 2mm時的對由傳感器121測量的總發光 信號的電致發光貢獻。
[0068] 圖1C說明根據本發明的一或多個實施例的隨時間而變化的激勵照明曲線171及所 得的肝V瞬態172及發光瞬態173的概念圖。就此而言，跨越各種時間間隔而標繪激勵照明曲 線171及所得的JPV瞬態172及發光瞬態173。舉例來說，時間間隔174表示與使用透明電極 144測量的肝V信號172及使用傳感器122測量的發光信號的增強相關聯的持續時間TJPV。此 夕h時間間隔175表示光電流密度基本上等于注入電流時的激勵照明171、肝V信號172及/或 發光信號173中的大體穩態條件的開始階段。另外，時間間隔176表示與電致發光衰變相關 聯的時間跨度。就此而言，箭頭177表示總發光信號的電致發光分量的量值的概念圖。此外， 線178表示肝V信號172的前側處的肝V信號的導數的概念圖，其可在計算本文進一步額外詳 細所描述的光電流密度化時使用。
[0069] 圖1D及1E說明暗照明條件181及照明條件185下的Lm)結構的能帶圖的概念圖180、 184。本文中應注意，使用具有高于能帶隙的光子能量的光進行的光學激勵186引起電子空 穴對的產生。在本征作用層中由電場使額外電子空穴對分離W形成光電流。此外，內建電壓 182減小且所得肝V信號（例如正向電壓，其作為照明條件下的內建電壓與暗條件下的內建 電壓的差值)激發來自η層187的電子及來自P層188的空穴注入到作用層中。本文中應進一 步注意，電子及空穴在量子井的重組引起電致發光189的發射。
[0070] 圖1F到m說明用于解釋本文先前所討論及圖1C中所描繪的肝V時間延遲174、發光 時間延遲176及穩態時間間隔175的一系列等效電路配置。如圖IF的等效電路190中所展示， 在時間間隔0<t<TjPv 174中，光電流化用W對p-n結勢壘及擴散電容Cpn充電。本文中應注 意，在時間間隔174中，注入電流JiNj及正向電壓Vf較低，使得Vf<Vel(其中Vel是電致發光接通 電壓）。由于正向電壓低于電致發光接通電壓，所W電致發光信號的強度也較低。如圖1G的 等效電路192中所展示，在時間間隔175中，將p-n結電容Cpn充電成電荷如η的穩定條件，其 中注入電流補償光電流，使得化1 =加，￥。〉￥61，且電致發光為高態。如圖1雌]等效電路194中 所展示，在時間間隔176中，照明源的輸出中斷（即，激勵光中斷），然而，注入電流JiNj繼續激 發電致發光，同時p-n結上的電荷化η放電。
[0071] 在一個實施例中，系統100可用W監測時間解析及空間解析發光W便提取總發光 信號的電致發光分量。另外，系統100也可監測肝V信號W允許測量L抓結構103的內部量子 效率。如圖1Α中所展示，L抓結構中的電子及空穴的光學產生186可致使電子及空穴局限于 量子井中及直接光致發光Ipl。替代地，在作用層中由電場使電子及空穴分離誘發p-n結正向 偏壓及來自P層的空穴及來自η層的電子注入到量子井或作用區域中，借此誘發非接觸電致 發光虹189。
[0072] 為增加非接觸電致發光的比重且因此增大電致發光信號與光致發光信號的比率 (Iel/Ipl)，用于激發LED結構的光的波長可在與最大光學載波收集對應的范圍內。此外，光 束的脈沖持續時間及直徑及發光收集面積可經優化W最大化穩態開路電壓或正向電壓，借 此最大化所得注入電流。
[0073] 在一個實施例中，電致發光監測可包含:均勻照明晶片（例如Lm)結構103)的區域 118W基于174、175及176(圖1C中所展示)而提供區域124內部的均勻肝V信號及直接光致發 光Ipl的時間解析反卷積及來自區域124的非接觸電致發光Iel。
[0074] 此處應注意，總發光信號（It)等于Ιτ= Ipl+Iel。如圖1B中所展示，可通過收集照明 區域118中間的發光而增加及測量電致發光的比重，其中^rl。可通過施加脈沖激勵照明 171 (具有使得TEX〉TJPV的持續時間)且將電致發光強度Iel確定為脈沖173在TjPV<t<TEX的第一 時間間隔處的發光強度巧中強度It=Ipl+Iel)與脈沖173在0<t<Tjpv的第二時間間隔處的發 光強度(其中當Iel的比重較低時，It ^ Ip)之間的差值而確定電致發光強度Iel。
[0075] 在另一實施例中，可使用t〉TEx處的發光衰變176來確定電致發光強度Iel。就此而 言，在終止來自照明源110的激勵之后，發光信號的光致發光分量歸因于化信號的快速衰變 (例如納秒范圍內的衰變)而變為可忽略。就此而言，電致發光強度Iel可被識別為激勵光中 斷之后的某一所選擇時間t〉TEx處的EL的值(例如最大值）。
[0076] 在另一實施例中，可通過W下操作確定電致發光強度Iel:施加具有持續時間TEX〉 TJPV的脈沖照明171，其中基于結光電壓的正向電壓Vf大于電致發光接通電壓Vel;同時也施 加具有相同強度但具有較低持續時間TEX<TjPv的脈沖照明，使得正向電壓Vf小于電致發光接 通電壓Vel。接著，電致發光強度Iel可被計算為上述發光幅值的差值。舉例來說，在GaInN L邸結構的情況下，適當接通電壓可近似為Vel = 2.3V。
[0077] 在另一實施例中，可通過測量由透明電極7拾取的JPV信號172確定JPV正向電壓 Vf。為加速JPV衰變且提供JPV正向電壓的準確測量，可使用可移動電極156及金屬墊154a、 154b來使P層及η層電連接，如圖1A中所展示。
[0078] 可經由JPV瞬態V(t)的導數（由相切于JPV脈沖172的前部的線178表示）確定光電 流密度化。舉例來說，控制器108可使用W下關系確定光電流密度： 闘
(1)
[0080] 其中Cpn是L邸結構103的p-n結的電容。在p-i-n結構（例如基于InGaN的L邸發射器） 的情況中，結電容由Cpn=Ese〇/d給定，其中d是作用i層的厚度，Es、e〇分別是半導體及真空介 質的電介質電容率。因而，可由控制器108使用W下關系計算電致發光內部量子效率（I犯） 或化：
[0081] (2)
[0082] 此處，電致發光I犯由L抓結構的作用層（例如GaInN L抓中的量子井）中的載流子 注入效率及福射效率確定。就此而言，電致發光I犯與注入效率及福射效率的關系如下：
[0083] nEL = ninjectionnradiative (3)
[0084] 此外，控制器108可使用W下關系經由作用層中的光載流子收集及福射效率確定 光致發光效率：
[00 化]nPL = nPL_collectnradiative (4)
[0086] 另外，使用電致發光強度及電致發光內部量子效率化L，控制器108可由W下關系近 似估計電致發光注入效率：
[0087] 例
[0088] 本文中應注意，系統100不受限于使用上文所提供的方程式及關系來計算本文先 前所描述的LED結構103的各種特性。僅出于說明目的提供本發明中所提供的各種方程式及 關系且其不應被解釋為對本發明的限制。本文中應認識到，各種關系可由控制器108用于使 本發明的范圍及精神內的先前所描述的量的兩者或兩者W上相關。
[0089] 圖2A說明描繪根據本發明的一或多個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無 接觸測量的方法200的流程圖。本文中應認識到，方法200的步驟中的一或多者可由系統100 的組件及實施例中的一或多者實施。然而，應注意，方法200不受限于系統100的結構限制。
[0090] 步驟202使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構的表面的照明區域。舉例來說， 控制器108可引導照明源110使用具有所選擇幅值及/或持續時間的一或多個光脈沖的激勵 照明照明L邸結構103的表面的所選擇照明區域118。
[0091] 步驟204使用發光傳感器221從照明區域內的發光區域測量發光信號的瞬態。舉例 來說，傳感器221可響應于激勵照明獲取由Lm)結構103發射的發光光。此外，如本文先前所 描述的各種光學元件可用于將發光收集的區域限制于小于照明區域118的區域124。
[0092] 步驟206從照明區域內的發光區域測量結光電壓信號的瞬態。舉例來說，透明電極 144可被定位于照明區域118內且接近發光二極管結構的表面，從而允許透明電極從由透明 電極144對向的區域124測量結光電壓瞬態。
[0093] 步驟208從發光區域確定發光二極管結構的結光電壓正向電壓。在一個實施例中， 控制器108可基于使用透明電極144從發光區域118測量的結光電壓信號的幅值確定結光電 壓正向電壓。舉例來說，控制器108可將肝V正向電壓Vf識別為從發光區域118測量的結光電 壓信號的幅值。
[0094] 步驟210確定發光二極管結構的光電流密度。在一個實施例中，控制器108可通過 計算肝V信號的瞬態在肝V信號的前沿處的導數(例如使用方程式（1))來確定結光電壓化。 在另一實施例中，控制器108可獲取L邸結構103的p-n結的電容Cpn(例如用戶輸入、計算或獨 立測量）。在另一實施例中，控制器108可使用肝V信號的瞬態的導數及L邸結構的p-n結的電 容而計算LED結構的光電流密度化。
[0095] 步驟212確定發光信號的電致發光分量的強度。本文中應注意，可W貫穿本發明所 描述的任何方式確定發光信號的電致發光分量。在一個實施例中，通過基于結光電壓的瞬 態來識別與低于電致發光信號的接通電壓Vel的結光電壓正向電壓Vf對應的第一時間間隔 而找到發光的化分量。接著，可基于結光電壓的瞬態而識別與高于電致發光信號的接通電 壓Vel的結光電壓正向電壓Vf對應的第二時間間隔。接著，通過計算所述第二時間間隔期間 所獲取的第一發光信號與所述第一時間間隔期間所獲取的第二發光信號之間的差值及總 發光信號由It=Iel+Ipl給定的事實確定發光信號的電致發光分量(Iel)的強度。因而，當IPL 相對恒定且狀態中的一者低于化接通電壓時，兩個發光強度之間的差值產生接通狀態中的 Iel 值。
[0096] 在另一實施例中，在終止發光二極管結構的照明之后，通過在發光信號的衰變的 所選擇時間之后識別發光信號的值找到發光的化分量。就此而言，在終止來自照明源110的 激勵照明之后，發光的化分量快速衰變(約數納秒）。因而，可通過在幾乎緊跟在照明停止之 后的所選擇時間處使用傳感器122測量發光來識別化分量。本文中應注意，控制器108可利 用允許充分化分量衰變的化獲取時間。
[0097] 在另一實施例中，通過建立一或多個光脈沖的持續時間W便使用具有第一持續時 間中一或多個第一光脈沖照明照明區域來找到發光的化分量，所述第一持續時間足W在正 向電壓高于電致發光接通電壓時建立穩態條件。接著，所述一或多個光脈沖的持續時間經 建立W便使用具有第二持續時間的一或多個第二光脈沖照明照明區域，所述第二持續時間 比所述第一持續時間短且足W在正向電壓低于電致發光接通電壓時建立非穩態條件。在另 一實施例中，通過計算在使用所述一或多個第一光脈沖的照明期間所獲取的第一發光強度 與在使用所述一或多個第二光脈沖的照明期間所獲取的第二發光強度之間的差值確定電 致發光信號分量的強度。
[0098] 步驟214確定發光二極管結構的內部量子效率或內部注入效率。在一個實施例中， 控制器108可使用來自發光區域118的Lm)結構103的確定結光電壓正向電壓VF、Lm)結構103 的光電流密度化或由傳感器122測量的發光信號的電致發光分量Iel的強度來確定內部量子 效率I犯或內部注入效率。
[0099] 圖2B說明描繪根據本發明的一或多個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無 接觸測量的方法220的流程圖。本文中應認識到，方法220的步驟中的一或多者可由系統100 的組件及實施例中的一或多者實施。然而，應注意，方法220不受限于系統100的結構限制。
[0100] 步驟222使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構103的表面的照明區域118,如 本文先前所描述。
[0101 ]步驟224使用發光傳感器122從Lm)結構103的照明區域118內的發光區域124測量 發光信號的瞬態，如本文先前所描述。
[0102] 步驟226從Lm)結構103確定發光信號的測量瞬態的第一時間處的第一發光強度。 舉例來說，控制器108可從Lm)結構103確定發光信號的測量瞬態的第一時間（例如圖1C中的 瞬態信號173的第一時間)處的第一發光強度。
[0103] 步驟228從Lm)結構103確定不同于發光信號的測量瞬態的第一時間的第二時間處 的第二發光強度。舉例來說，控制器108可從L邸結構103確定發光信號的測量瞬態的第二時 間(或第N時間）（例如圖1C中的瞬態信號173的第二時間)處的第二發光強度(或第N時間）。
[0104] 步驟230基于第一發光強度及第二發光強度從發光二極管結構確定發光信號的電 致發光分量的強度。舉例來說，控制器108可通過比較第一發光強度與第二發光強度(例如， 計算差值、計算比率、使每一強度擬合到數學模型及類似物)而從Lm)結構103確定發光信號 的電致發光分量的強度幅值。
[0105] 步驟232使用具有已知內部量子效率的校準晶片確定Lm)結構103的內部量子效 率。在一個實施例中，使用校準確定L邸結構的I犯包含:使用一或多個光脈沖照明具有已知 內部量子效率的校準晶片的表面的照明區域。接著，使用發光傳感器從所述校準晶片的所 述照明區域內的發光區域測量發光信號的瞬態。接著，從所述校準晶片測量所述發光信號 的所述測量瞬態的第一時間處的第一發光強度。接著，從所述校準晶片測量不同于所述發 光信號的所述測量瞬態的所述第一時間的第二時間處的第二發光強度。接著，基于所述第 一發光信號及所述第二發光信號確定來自所述校準晶片的所述發光信號的電致發光分量 的強度。接著，使用來自發光二極管結構的電致發光分量的強度、來自所述校準晶片的電致 發光分量的強度及所述校準晶片的已知I犯確定L邸結構103的I犯。
[0106] 圖2C說明描繪根據本發明的一或多個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無 接觸測量的方法240的流程圖。本文中應認識到，方法240的步驟中的一或多者可由系統100 的組件及實施例中的一或多者實施。然而，應注意，方法240不受限于系統100的結構限制。
[0107] 步驟242使用第一脈沖持續時間中的一或多個第一光脈沖照明發光二極管結構 103的表面的照明區域118。舉例來說，控制器108可引導照明源110使用第一脈沖持續時間 的第一光脈沖照明L邸結構103。
[0108] 步驟244使用第二脈沖持續時間的一或多個第二光脈沖照明發光二極管結構的表 面的照明區域。舉例來說，控制器108可引導照明源110使用第二脈沖持續時間的第二光脈 沖照明LH)結構103。
[0109] 步驟246從由一或多個第一光脈沖激發的發光二極管結構測量第一發光強度。舉 例來說，光學傳感器122可從由第一光脈沖激發的L邸結構103測量第一發光強度。
[0110] 步驟248從由一或多個第二光脈沖激發的發光二極管結構測量第二發光強度。舉 例來說，光學傳感器122可從由第二光脈沖激發的L邸結構103測量第二發光強度。
[0111] 步驟250基于第一發光強度及第二發光強度而從發光二極管結構確定發光信號的 電致發光分量的強度。舉例來說，控制器108可通過比較第一發光強度與第二發光強度(例 如，計算差值、計算比率、使每一強度擬合到數學模型及類似物)而從Lm)結構103確定發光 信號的電致發光分量的強度幅值。
[0112] 步驟252使用具有已知內部量子效率的校準晶片確定Lm)結構103的內部量子效 率。在一個實施例中，使用校準晶片確定LED結構103的I犯包含:使用第一脈沖持續時間的 一或多個第一光脈沖照明具有已知內部量子效率的校準晶片的表面的照明區域。接著，使 用第二脈沖持續時間的一或多個第二光脈沖照明所述校準晶片的所述表面的所述照明區 域。接著，從由所述一或多個第一光脈沖激發的所述校準晶片測量第一發光強度。接著，從 由所述一或多個第二光脈沖激發的所述校準晶片測量第二發光強度。接著，基于所述第一 發光信號及所述第二發光信號確定來自所述校準晶片的發光信號的電致發光分量的強度。 接著，使用來自發光二極管結構的電致發光分量的強度、來自所述校準晶片的電致發光分 量的強度及所述校準晶片的已知I犯確定L邸結構103的I犯。
[0113] 現參看圖3A到3G，在一個實施例中，系統100經布置W從陰影區域304測量電致發 光。本文中應注意，除非另外說明，否則本文先前所描述的組件、步驟及實施例被解釋為擴 展到圖3A到3G中所描繪的系統100的實施方案。
[0114] 在一個實施例中，系統100可用W使用頂窗層的低薄層電阻監測LED結構103中的 電致發光，如本文進一步描繪。此類測量可基于:使用強度調制光光學地激勵L邸結構103的 區域(使用光307照明所述區域而引起）；及監測照明區域307外部的電致發光及肝V信號。
[0115] 圖3A及相關圖中所描繪的此測量過程的基礎包含:監測由光致發光激勵誘發的空 間解析電致發光。Μ. F.舒伯特(M. F. Shubed)已在由GaInN/GaN發光二極管中的光致發光激 勵誘發的電致發光，《應用物理快報》，95,191105(2009KElecholuminescence Induced by Photoluminescence Excitation in GaInN/GaN Light Emitting Diodes, Appl. I%ys丄ett.，95，191105(2009))中的例如GaInN/GaN L邸結構的結構中觀察到由照明 區域外部的額外載流子的光致發光激勵及電漂移誘發的電致發光，所述文獻W全文引用方 式并入本文中。V.福艾爾（V.Faifer)等人已在1994年愛下堡第24次歐洲固態元件會議會 刊，第601 頁（化oceedings of 24*h ￡5506亂'94,6山扣11巧}1，口.601(1994))中描述由照明區 域外部的散布光產生的電子空穴對激發的電漂移電流，所述文獻W全文引用方式并入本文 中。
[0116] 在一個實施例中，照明源110可包含環形照明源，如圖3A中所展示。就此言而，照明 源110可照明環形照明區域，其環繞由第一透明電極144探測的中屯嘔域。就此而言，L抓結 構103的中屯、部分變陰暗，運是因為其未由來自照明源110的照明307暴露。本文中應注意， 在此實施例中，照明源110不受限于環形形狀且可采用所屬領域中已知的任何適合形狀，例 如(但不限于）圓環、正方形環、多邊形環、楠圓環及類似物。此外，照明源110可由用W在LED 結構103上離散地(例如照明點系列）或連續地形成環繞陰影區域304的照明圖案的多個照 明源形成。
[0117] 在另一實施例中，第一結光電壓測量單元106的第一透明電極從發光二極管結構 304的未暴露或陰影化區域304測量未暴露的結光電壓信號。
[0118] 在另一實施例中，系統100包含第二結光電壓測量單元303,其包含接近Lm)結構 103而定位的第二透明電極302。在一個實施例中，第二透明電極302包圍第一透明電極144。 在另一實施例中，第二透明電極302從第一透明電極144外部的Lm)結構的照明區域307測量 暴露的結光電壓信號。
[0119] 在一個實施例中，第二透明電極302可相對于第一透明電極144而同屯、布置，如圖 3A中所展示。舉例來說，第二透明電極302可具有環形形狀。例如，第一電極144可具有圓盤 形狀，而第二電極302具有環繞中屯、第一電極144的圓環形狀。本文中應注意，第二透明電極 302不受限于圓環形狀且可采用所屬領域中已知的任何適合形狀，例如(但不限于）圓環、正 方形環、多邊形環、楠圓環等等。
[0120] 在另一實施例中，第二結光電壓測量單元303包含一或多個信號處理元件。舉例來 說，第二結光電壓測量單元303可包含（但不限于）前置放大器306或解調器及/或檢測器 308,解調制器及/或檢測器308禪合到控制器108。
[0121] 在另一實施例中，發光測量單元104的光學傳感器122從未暴露于來自照明源110 的強度調制光301的LED結構103的陰影區域304測量電致發光強度。
[0122] 在另一實施例中，控制器108通信地禪合到發光測量單元104、第一結光電壓測量 單元106、第二結光電壓測量單元303W及照明單元102。就此而言，控制器108可W類似于本 文先前所描述的方式的方式從系統100的各種裝置接收測量結果且提供各種控制功能及測 量輸出結果。在一個實施例中，控制器108控制來自照明源110的光307的一或多個特性。在 另一實施例中，控制器108從發光測量單元104(例如單元104的光學傳感器122)接收電致發 光信號的一或多個測量。在另一實施例中，控制器108從第一結光電壓測量單元106(例如結 光電壓測量單元106的第一透明電極144)接收未暴露的結光電壓信號的一或多個測量。在 另一實施例中，控制器108從第二結光電壓測量單元303(例如結光電壓測量單元303的第二 透明電極302)接收暴露的結光電壓信號的一或多個測量。在另一實施例中，如本文進一步 所描述，控制器108使用測量的未暴露結光電壓信號(來自單元106)及測量的暴露結光電壓 (來自單元303)確定LED結構103的光電流密度化。在另一實施例中，如本文進一步所描述， 控制器108基于來自第一透明電極144的一或多個額外結光電壓測量及來自第二透明電極 302的一或多個額外結光電壓測量確定Lm)結構103的正向電壓Vf。在另一實施例中，如本文 進一步所描述，控制器108使用來自LED結構103的未暴露區域304的測量電致發光強度、LED 結構103的確定光電流密度化或二極管結構103的確定正向電壓Vf中的一或多者確定Lm)結 構103的I犯。
[0123] 圖3B描繪根據本發明的一個實施例的電致發光產生所設及的機構的概念圖。在一 個實施例中，照明源110在陰影區域304外部的作用層309內產生電子310及空穴312。此外， 電場使電子310與空穴312分離且使其朝向η層313及P層311移動。接著，載流子橫向地漂移 到陰影區域304中。另外，當將電子310及空穴312注入到作用層309中時，陰影區域304中的 額外電子及空穴產生正向偏壓。接著，電子及空穴重組，且電致發光314被產生且可(但非必 需）由透鏡115收集，從而導致化信號輸出126。
[0124] 在一個實施例中，如本文先前所提及，系統100可經由照明Lm)結構103的陰影區域 304外部的區域且使用透鏡115及傳感器122收集及檢測來自陰影區域304的電致發光來監 測電致發光。在一個實施例中，可通過使用透明電極144測量正向電壓Vf及注入電流化來確 定內部量子效率。在另一實施例中，可通過施加來自照明源110的光脈沖(其具有與光致發 光信號相同的強度)且基于使用透明電極144獲取的肝V信號測量正向電壓的幅值來測量正 向電壓。本文中應注意，可通過使用由電極144拾取的肝V信號Vi及由電極302拾取的JPV信 號V2及W下關系測量光電流密度化：
[0125] (6)
[0126] 其中Si、ri及S2J2分別表示內電極144及外電極302(呈圓形幾何形狀）的面積及半 徑，且化表示Lm)結構103的頂層的薄層電阻。如本文先前所提及，可使用電致發光強度Ielo、 正向電壓Vf、光電流化及上文所提供的公式(2)確定電致發光I犯。
[0127] 圖3C及3D說明根據本發明的一個實施例的裝配有管結構320的系統100。在一個實 施例中，管結構320插入穿過開口，所述開口穿過透鏡115。管結構320用W使來自照明源110 的照明322與受激電致發光照明323分離。就此而言，管結構320允許使用第二透明電極302 測量肝V信號且測量電致發光信號323,兩種測量在照明區域322外部進行。在一個實施例 中，管結構320可包含金屬管。在另一實施例中，管結構320包含非金屬管。
[0128] 圖3D描繪根據本發明的一個實施例的圖3C中所描繪的電致發光產生所設及的機 構的概念圖。在一個實施例中，照明源110在照明區域322外部的作用層309內產生電子310 及空穴312。此外，電場使所述電子310與空穴312分離且使其朝向η層310及P層311移動。接 著，載流子在照明區域322外部橫向地漂移。另外，當將電子310及空穴312注入到作用層309 中時，照明區域322外部的額外電子及空穴產生正向偏壓。接著，電子及空穴重組，且電致發 光314被產生且可（但非必需）由透鏡115收集，運導致電致發光信號323(在管結構320外 部)。
[0129] 在一個實施例中，系統100可經由照明第一透明電極144下方的L抓結構103的區域 322且使用透鏡115及傳感器122收集及檢測來自暴露區域322外部的區域的電致發光來監 測電致發光。如本文先前所提及，管結構320允許系統100使用透明電極144及環形電極302 測量一或多個肝V信號，其中使用透鏡115及傳感器122收集照明區域322外部的電致發光。
[0130] 本文中應再次注意，可使用由電極144拾取的JPV信號Vi及由電極302拾取的肝V信 號V2W及上文所提供的公式(6)來測量光電流化，其中Si、r成S2J2分別表示內電極144及外 電極302的面積及半徑且Rs是頂層311的薄層電阻。此外，可使用電致發光強度Ielo、正向電 壓Vf、光電流化及公式(2)來確定電致發光I犯。
[0131] 本文中應注意，圖3C及3D中所描繪的分離機構不受限于管結構320。而是，適合于 使激勵照明322與受激電致發光照明323分離的任何光學元件集合適合于本發明中的實施 方案。舉例來說，禪合到照明源110的輸出端的光纖可用于照明透明電極144下方的區域，同 時避免暴露于透明電極144外部的區域(在第二透明電極302下方）。本文中應注意，各種類 型的光纖束組合器可用于照明第一區域且從照明區域外部的區域收集電致發光。
[0132] 圖3E及3F說明適合于在系統100中實施W用于使來自照明源110的照明與所得電 致發光照明分離的光學探針323。舉例來說，如圖3E中所展示，光學探針可包含：照明通道 324，其包含一或多個照明光纖325;及讀取通道326，其包含一或多個讀取光纖327。例如，在 圖3E中所描繪的情況下，照明光纖325可暴露環形電極302下方的晶片的區域，而讀取光纖 327可從中屯、透明電極144下方的Lm)結構103的區域收集電致發光。舉例來說，如圖3F中所 展示，照明通道324可包含任何數目個照明光纖325(例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8 個等等），而讀取通道326可包含任何數目個讀取光纖327(例如1個、2個、3個、4個、5個、6個、 7個、8個等等）。
[0133] 本文中應注意，圖3E中所描繪的配置不具限制性。舉例來說，盡管未展示，但照明 及讀取通道可經顛倒使得照明通道324照明中屯、電極144下方的Lm)結構103的區域，而讀取 通道326從環形電極302下方的L邸結構103的區域收集電致發光。
[0134] 圖3G說明描繪非接觸電致發光強度與接觸電致發光強度之間的關系的曲線圖 330。如曲線圖330中所展示，類似條件下所測量的非接觸電致發光強度與接觸電致發光強 度之間存在明顯對應性，其由數據(及擬合)332表示。
[0135] 圖4A說明描繪根據本發明的一或多個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無 接觸測量的方法400的流程圖。本文中應認識到，方法400的步驟中的一或多者可由系統100 的組件及實施例中的一或多者實施。然而，應注意，方法400不受限于系統100的結構限制。
[0136] 步驟402使用強度調制光照明發光二極管結構的表面的照明區域，如本文先前所 描述。
[0137] 步驟404使用發光傳感器122從未暴露于強度調制光的發光二極管結構104的區域 測量由光載流子漂移誘發的電致發光強度。舉例來說，如圖3A及3B中所展示，照明源110及 傳感器122可經布置使得存在未暴露于光307的陰影區域304。就此而言，傳感器122可用于 拾取由光載流子漂移(例如來自暴露區域的漂移（圖3B中所展示））激發的任何電致發光信 號 126。
[0138] 步驟406使用定位于未暴露區域內且接近發光二極管結構的表面的第一透明電極 144從發光二極管結構的未暴露區域304測量未暴露的結光電壓信號。舉例來說，如圖3A中 所展示，第一透明電極144(例如中屯、圓形電極)可從Lm)結構103的未暴露區域測量結光電 壓信號。
[0139] 步驟408使用第一透明電極144外部的第二透明電極302從發光二極管結構103的 照明區域307測量暴露的結光電壓信號。舉例來說，如圖3A中所展示，第二透明電極302(例 如環繞中屯、電極的環形電極)可從LED結構103的暴露區域307測量結光電壓信號。本文中應 注意，第一透明電極及第二透明電極兩者都可被安置于透明元件143上（例如，被安置于透 明元件的底部上）。
[0140] 步驟410使用測量的未暴露結光電壓及測量的暴露結光電壓確定發光二極管結構 的光電流密度。舉例來說，控制器108可使用測量的未暴露結光電壓及測量的暴露結光電極 及上文所描述的方程式(6)測量發光二極管結構103的光電流密度。
[0141] 步驟412測量發光二極管結構的正向電壓。在一個實施例中，通過W下每一者測量 正向電壓VF:(i)使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構的表面；（ii)使用第一透明電極 144測量第一結光電壓信號；（iii)使用第二透明電極302測量第二結光電壓信號;及（iii) 使用所述第一結光電壓信號及所述第二結光電壓信號確定發光二極管結構103的正向電壓 Vf。本文先前已描述用于在此背景中確定正向電壓Vf的程序。
[0142] 步驟414使用來自發光二極管結構的未暴露區域的測量電致發光強度、發光二極 管結構的確定光電流密度或二極管結構的測量正向電壓確定發光二極管結構的內部量子 效率。舉例來說，控制器108可基于測量及確定值、電致發光強度、光電流及/或測量正向電 壓及本文先前所描述的方程式(2)確定I犯。
[0143] 圖4B說明描繪根據本發明的一或多個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無 接觸測量的方法420的流程圖。本文中應認識到，方法420的步驟中的一或多者可由系統100 的組件及實施例中的一或多者實施。然而，應注意，方法400不受限于系統100的結構限制。
[0144] 步驟422使用強度調制光照明發光二極管結構的表面的照明區域，如本文先前所 描述。
[0145] 步驟424從未暴露于強度調制光的發光二極管的區域測量由光載流子漂移誘發的 電致發光強度，如本文先前所描述。
[0146] 步驟426使用第一透明電極144從發光二極管結構的暴露區域測量暴露的結光電 壓信號。舉例來說，如圖3C中所展示，第一透明電極144(例如中屯、圓形電極)可從Lm)結構 103的暴露區域322測量結光電壓信號。
[0147] 步驟428使用包圍第一透明電極的第二透明電極從發光二極管結構的照明區域測 量未暴露的結光電壓信號。舉例來說，如圖3C中所展示，第二透明電極302(例如環繞中屯、電 極的環形電極)可從LED結構103的未暴露區域測量結光電壓信號。本文中應再次注意，第一 透明電極及第二透明電極兩者可被安置于透明元件143上(例如，被安置于透明元件的底部 上)。
[0148] 步驟430使用測量的未暴露結光電壓及測量的暴露結光電壓確定發光二極管結構 的光電流密度，如本文先前所描述。
[0149] 步驟432測量發光二極管結構的正向電壓，如本文先前所描述。
[0150] 步驟434確定發光二極管結構的內部量子效率，如本文先前所描述。
[0151] 圖4C說明描繪根據本發明的一或多個實施例的用于LED結構的一或多個特性的無 接觸測量的方法440的流程圖。本文中應認識到，方法440的步驟中的一或多者可由系統100 的組件及實施例中的一或多者實施。然而，應注意，方法400不受限于系統100的結構限制。
[0152] 步驟442使用強度調制光照明發光二極管結構的表面的照明區域，如本文先前所 描述。步驟444測量所述強度調制光的強度，如本文先前所描述。步驟446從未暴露于所述強 度調制光的所述發光二極管結構的區域測量由光載流子漂移誘發的電致發光強度，如本文 先前所描述。
[0153] 步驟448通過比較電致發光強度Iel與調制光的強度Ιεχ來確定電致發光效率。舉例 來說，控制器108可通過比較從傳感器122接收的電致發光信號的強度與來自照明源110的 調制光的已知或測量強度(來自傳感器121)來確定電致發光效率。例如，控制器108可通過 計算Iel與Ιεχ之間的比率來比較電致發光強度Iel與調制光的強度Ιεχ。在另一實例中，控制器 108可通過計算Iel與Ιεχ之間的差值來比較電致發光強度Iel與調制光的強度Ιεχ。
[0154] 應進一步認識到，控制器108可執行貫穿本發明所描述的各種方法中的任何者的 一或多個步驟。就此而言，所掲示的方法可被實施為一組程序指令。此外，應理解，所掲示方 法中的步驟的特定順序或層級是示范性方法的實例。應理解，基于設計偏好，方法中的步驟 的特定順序或層級可經重新布置，同時保持于本發明的精神及范圍內。隨附方法主張 W樣 本順序呈現各種步驟的元素，且不一定意味著受限于所呈現的特定順序或層級。
[0155] 在一個實施例中，控制器108包含一或多個處理器及存儲器（例如非暫時性存儲 器）。控制器108的所述一或多個處理器可包含所屬領域中已知的任何一或多個處理元件。 一般來說，術語"處理器"可經廣義定義W涵蓋具有一或多個處理元件的任何裝置，所述一 或多個處理元件執行來自非暫時性存儲器媒體的程序指令。所述一或多個處理器可包含經 配置W執行軟件算法及/或程序指令的任何微處理器型裝置。在一個實施例中，所述一或多 個處理器可包含桌上型計算機、大型計算機系統、工作站、圖像計算機、平行處理器或其它 計算機系統(例如網絡計算機）中的任何一者，其經配置W執行經配置W操作系統100的一 組程序指令，如貫穿本發明所描述。應認識到，可由單一控制器或替代地由多個控制器實施 貫穿本發明所描述的步驟。所述存儲器可包含所屬領域中已知的任何存儲媒體，其適合于 存儲可由控制器108中的相關聯的一或多個處理器執行的程序指令。舉例來說，所述存儲器 可包含（但不限于）只讀存儲器、隨機存取存儲器、磁性或光學存儲器裝置（例如磁盤）、磁 帶、固態驅動器及類似物。本文中應注意，在另一實施例中，所述存儲器經配置W存儲來自 系統100的各種子系統中的一或多者的一或多個結果。在另一實施例中，可相對于處理器及 控制器108的物理位置而遠程地定位所述存儲器。例如，控制器108的所述一或多個處理器 可存取可通過網絡(例如因特網、內聯網及類似物)存取的遠程存儲器(例如服務器）。
[0156] 本文所描述的所有方法可包含:將方法實施例中的一或多個步驟的結果存儲于存 儲媒體中。所述結果可包含本文所描述的結果中的任何者且可W所屬領域中已知的任何方 式存儲。所述存儲媒體可包含本文所描述的任何存儲媒體或所屬領域中已知的任何其它適 合存儲媒體。在已存儲所述結果之后，所述結果可在所述存儲媒體中存取且由本文所描述 的方法或系統實施例中的任何者使用、經格式化W對用戶顯示、由另一軟件模塊、方法或系 統使用，等等。此外，可"永久地"、"半永久地"、暫時性地或在一段時間內存儲所述結果。舉 例來說，所述存儲媒體可為隨機存取存儲器(RAM),且所述結果可不一定無限期地保存于所 述存儲媒體中。
[0157] 進一步預期，上文所描述的方法的實施例中的每一者可包含本文所描述的任何其 它方法的任何其它步驟。另外，可由本文所描述的系統中的任何者執行上文所描述的方法 的實施例中的每一者。
[0158] 所屬領域的技術人員應了解，存在本文所描述的過程及/或系統及/或其它技術可 由其實現的各種媒介物(例如硬件、軟件及/或固件），且優選媒介物將隨著其中部署所述過 程及/或系統及/或其它技術的背景而變化。舉例來說，如果實施者確定速度及準確度最為 重要，那么實施者可選擇W硬件及/或固件為主的媒介物;替代地，如果靈活性最為重要，那 么實施者可選擇W軟件為主的實施方案;或替代地，所述實施者可選擇硬件、軟件及/或固 件的某一組合。因此，存在本文所描述的過程及/或裝置及/或其它技術可由其實現的若干 可能媒介物，所述媒介物中的任何者本質上不優于其它媒介物，運是因為待利用的任何媒 介物是取決于其中部署所述媒介物的背景及實施者的特定關注點（例如速度、靈活性或可 預測性）的選擇，所述背景及所述關注點中的任何者可變化。所屬領域的技術人員應認識 到，實施方案的光學方面通常將運用經光學定向的硬件、軟件及/或固件。
[0159] 應相信，將根據先前描述理解本發明及其許多伴隨優點，且應明白，可在不脫離所 掲示的標的物的情況下或在不犧牲其所有材料優點的情況下對元件的形式、構造及布置作 出各種改變。所描述的形式僅具解釋性，且所附權利要求書希望涵蓋及包含此類改變。此 夕h應理解，本發明由所附權利要求書界定。
【主權項】
1. 一種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的設備，其包括： 照明單元，其包含用于使用所選擇強度幅值的光照明包含發光二極管結構的襯底的照 明區域的照明源，所述光包含強度調制光或脈沖光中的至少一者，所述光適合于激發所述 照明區域的所述發光二極管結構的至少第一區域內的光致發光； 發光測量單元，其包含經配置以從所述照明區域內的所述LED結構的所述第一區域測 量發光信號的至少一個光學傳感器； 結光電壓測量單元，其包含接近所述發光二極管結構而定位且經配置以將光從所述照 明源傳輸到所述LED結構的所述第一區域的至少第一透明電極，其中所述第一透明電極經 配置以測量與所述照明區域內的所述第一區域對應的所述發光二極管結構的結光電壓信 號，其中所述第一電極的區域小于由所述照明單元照明的所述照明區域； 控制器，其通信地耦合到至少所述發光測量單元、所述結光電壓測量單元及所述照明 單元，所述控制器經配置以： 控制來自所述照明源的所述光的一或多個特性； 從所述發光測量單元接收所述發光信號的一或多個測量； 從所述結光電壓測量單元接收所述結光電壓信號的一或多個測量； 基于所述發光信號的所述所接收的一或多個測量的一或多個特性及所述結光電壓信 號的所述所接收的一或多個測量的一或多個特性確定所述發光二極管結構的內部量子效 率或內部注入效率中的至少一者。2. 根據權利要求1所述的設備，其中所述控制器經進一步配置以： 使用來自所述發光區域的所述發光二極管結構的確定結光電壓正向電壓、所述發光二 極管結構的光電流密度或所述發光信號的電致發光分量的強度中的至少一者確定所述發 光二極管結構的內部量子效率或內部注入效率中的至少一者。3. 根據權利要求1所述的設備，其中所述照明源包括： 照明源，其經配置以發射以所選擇調制頻率調制的光。4. 根據權利要求1所述的設備，其中所述照明源： 照明源，其經配置以發射具有所選擇量值及脈沖持續時間的脈沖光。5. 根據權利要求1所述的設備，其中所述照明源： 發光二極管、激光器或濾波閃光燈中的至少一者。6. 根據權利要求1所述的設備，其中所述結光電壓測量單元進一步包含： 一或多個信號處理元件。7. 根據權利要求6所述的設備，其中所述一或多個信號處理元件包括： 前置放大器或檢測器中的至少一者。8. 根據權利要求1所述的設備，其中所述發光測量單元進一步包含： 一或多個信號處理元件。9. 根據權利要求8所述的設備，其中所述一或多個信號處理元件包括： 前置放大器或檢測器中的至少一者。10. 根據權利要求1所述的設備，其中包含發光二極管結構的所述襯底被安置于夾盤 上。11. 根據權利要求10所述的設備，其進一步包括： 信號產生器，其經由開關電耦合到所述夾盤。12. 根據權利要求1所述的設備，其中所述發光信號的所述一或多個特性包括： 所述發光信號的瞬態或所述發光信號的幅值中的至少一者。13. 根據權利要求1所述的設備，其中所述結光電壓信號的所述一或多個特性包括： 所述結光電壓信號的瞬態或所述結光電壓信號的幅值中的至少一者。14. 根據權利要求1所述的設備，其進一步包括： 透明元件，其經配置以固定至少所述第一透明電極。15. 根據權利要求1所述的設備，其進一步包括： 至少一個導電墊，其將所述發光二極管結構的P層電耦合到所述發光二極管結構的η 層。16. 根據權利要求1所述的設備，其進一步包括： 額外電極，其安置于垂直臺上且接近所述發光二極管結構而定位。17. -種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的設備，其包括： 照明單元，其包含用于使用所選擇強度幅值的光照明包含發光二極管結構的襯底的照 明區域的照明源，所述光包含強度調制光或脈沖光中的至少一者，所述光適合于激發所述 照明區域的所述發光二極管結構的至少第一區域內的光致發光； 發光測量單元，其包含經配置以從未暴露于所述強度調制光的所述發光二極管結構的 區域測量電致發光強度的至少一個光學傳感器； 第一結光電壓測量單元，其包含接近所述發光二極管結構而定位且經配置以從所述發 光二極管結構的所述未暴露區域測量未暴露的結光電壓信號的至少第一透明電極； 第二結光電壓測量單元，其包含接近所述發光二極管結構而定位的至少第二透明電 極，所述第二透明電極包圍所述第一透明電極且經配置以從所述第一透明電極外部的所述 發光二極管結構的所述照明區域測量暴露的結光電壓信號； 控制器，其通信地耦合到至少所述發光測量單元、所述第一結光電壓測量單元、所述第 二結光電壓測量單元及所述照明單元，所述控制器經配置以： 控制來自所述照明源的所述光的一或多個特性； 從所述發光測量單元接收所述電致發光信號的一或多個測量； 從所述第一結光電壓測量單元接收所述未暴露的結光電壓信號的一或多個測量； 從所述第二結光電壓測量單元接收所述暴露的結光電壓信號的一或多個測量； 使用所述測量的未暴露結光電壓及所述測量的暴露結光電壓確定所述發光二極管結 構的光電流密度； 基于來自所述第一透明電極的一或多個額外結光電壓測量及來自所述第二透明電極 的一或多個額外結光電壓測量確定所述發光二極管結構的正向電壓;及 使用來自所述發光二極管結構的所述未暴露區域的所述測量電致發光強度、所述發光 二極管結構的所述確定光電流密度或所述發光二極管結構的所述確定正向電壓中的至少 一者確定所述發光二極管結構的內部量子效率。18. 根據權利要求17所述的設備，其中所述照明源使用具有環形形狀的照明區域照明 所述發光二極管結構，其中所述照明區域的中心區域未暴露于來自所述照明源的所述照 明。19. 根據權利要求17所述的設備，其中所述照明源包括： 照明源，其經配置以發射以所選擇調制頻率調制的光。20. 根據權利要求17所述的設備，其中所述照明源： 照明源，其經配置以發射具有所選擇量值及脈沖持續時間的脈沖光。21. 根據權利要求17所述的設備，其中所述照明源： 發光二極管、激光器或濾波閃光燈中的至少一者。22. 根據權利要求17所述的設備，其中所述第一結光電壓測量單元或所述第二結光電 壓單元中的至少一者進一步包含： 一或多個信號處理元件。23. 根據權利要求22所述的設備，其中所述一或多個信號處理元件包括： 前置放大器或檢測器中的至少一者。24. 根據權利要求17所述的設備，其中所述發光測量單元進一步包含： 一或多個信號處理元件。25. 根據權利要求24所述的設備，其中所述一或多個信號處理元件包括： 前置放大器或檢測器中的至少一者。26. 根據權利要求17所述的設備，其中包含發光二極管結構的所述襯底被安置于夾盤 上。27. 根據權利要求26所述的設備，其進一步包括： 信號產生器，其經由開關電耦合到所述夾盤。28. 根據權利要求17所述的設備，其進一步包括： 透明元件，其經配置以固定所述第一透明電極或所述第二透明電極中的至少一者。29. 根據權利要求17所述的設備，其進一步包括： 至少一個導電墊，其將所述發光二極管結構的P層電耦合到所述發光二極管結構的η 層。30. 根據權利要求17所述的設備，其進一步包括： 額外電極，其安置于垂直臺上且接近所述發光二極管結構而定位。31. -種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的設備，其包括： 照明單元，其包含使用所選擇強度幅值的光照明包含發光二極管結構的襯底的照明區 域的照明源，所述光包含強度調制光或脈沖光中的至少一者，所述光適合于激發所述照明 區域的所述發光二極管結構的至少第一區域內的光致發光； 發光測量單元，其包含經配置以從未暴露于所述強度調制光的所述發光二極管結構的 區域測量電致發光強度的至少一個光學傳感器； 第一結光電壓測量單元，其包含接近所述發光二極管結構而定位且經配置以從所述發 光二極管結構的所述暴露區域測量暴露的結光電壓信號的至少第一透明電極； 第二結光電壓測量單元，其包含接近所述發光二極管結構而定位的至少第二透明電 極，所述第二透明電極包圍所述第一透明電極且經配置以從所述第一透明電極外部的所述 發光二極管結構的所述照明區域測量未暴露的結光電壓信號； 控制器，其通信地耦合到至少所述發光測量單元、所述第一結光電壓測量單元、所述第 二結光電壓測量單元及所述照明單元，所述控制器經配置以： 控制來自所述照明源的所述光的一或多個特性； 從所述發光測量單元接收所述電致發光信號的一或多個測量； 從所述第一結光電壓測量單元接收所述暴露的結光電壓信號的一或多個測量； 從所述第二結光電壓測量單元接收所述未暴露的結光電壓信號的一或多個測量； 使用所述測量的未暴露結光電壓及所述測量的暴露結光電壓確定所述發光二極管結 構的光電流密度； 基于來自所述第一透明電極的一或多個額外結光電壓測量及來自所述第二透明電極 的一或多個額外結光電壓測量確定所述發光二極管結構的正向電壓;及 使用來自所述發光二極管結構的所述未暴露區域的所述測量電致發光強度、所述發光 二極管結構的所述確定光電流密度或所述發光二極管結構的所述確定正向電壓中的至少 一者確定所述發光二極管結構的內部量子效率。32. 根據權利要求31所述的設備，其進一步包括： 管結構，其經布置以使照明從所述照明源傳遞到所述發光二極管結構的表面且使來自 所述照明源的照明與所述電致發光分離。33. 根據權利要求32所述的設備，其中所述照明源使用具有圓形形狀的照明區域照明 所述發光二極管結構，其中所述照明區域的中心區域暴露于來自所述照明源的所述照明。34. 根據權利要求31所述的設備，其進一步包括： 一或多個光纖，其耦合到所述照明源的輸出端且經布置以照明所述發光二極管結構的 所述表面且使來自所述照明源的照明與所述電致發光分離。35. -種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的方法，其包括： 使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構的表面的照明區域； 使用發光傳感器從所述照明區域內的發光區域測量發光信號的瞬態； 使用定位于所述照明區域內且接近所述發光二極管結構的所述表面而定位的透明電 極從所述照明區域內的所述發光區域測量結光電壓信號的瞬態； 從所述發光區域確定所述發光二極管結構的結光電壓正向電壓； 確定所述發光二極管結構的光電流密度； 確定所述發光信號的電致發光分量的強度;及 使用來自所述發光區域的所述發光二極管結構的所述確定結光電壓正向電壓、所述發 光二極管結構的所述光電流密度或所述發光信號的所述電致發光分量的所述強度中的至 少一者確定所述發光二極管結構的內部量子效率或內部注入效率中的至少一者。36. 根據權利要求35所述的方法，其中基于使用所述透明電極從所述發光區域測量的 所述結光電壓信號的幅值確定所述發光區域的所述結光電壓正向電壓。37. 根據權利要求35所述的方法，其中所述確定所述LED結構的光電流密度包括： 確定所述JPV信號的所述瞬態在所述JPV信號的前沿處的導數； 獲取所述LED結構的p-n結的電容;及 使用所述JPV信號的所述瞬態在所述JPV信號的前沿處的所述導數及所述LED結構的所 述p-n結的所述電容計算所述LED結構的所述光電流密度。38. 根據權利要求35所述的方法，其中所述確定所述發光信號的電致發光分量的強度 包括： 基于所述結光電壓的所述瞬態將具有與低于所述電致發光信號的接通電壓的所述結 光電壓正向電壓對應的第一時間間隔的脈沖照明施加到所述發光二極管結構； 基于所述結光電壓的所述瞬態將具有與高于所述電致發光信號的所述接通電壓的所 述結光電壓正向電壓對應的第二時間間隔的脈沖照明施加到所述發光二極管結構;及 通過計算所述第二時間間隔期間獲取的第一發光信號與所述第一時間間隔期間獲取 的第二發光信號之間的差值確定所述發光信號的所述電致發光分量的所述強度。39. 根據權利要求35所述的方法，其中所述確定所述發光信號的電致發光分量的強度 包括： 在終止所述發光二極管結構的所述照明之后，即刻識別所述發光信號的衰變的所選擇 時間之后的所述發光信號的值。40. 根據權利要求35所述的方法，其中所述確定所述發光信號的電致發光分量的強度 包括： 建立所述一或多個光脈沖的持續時間以便使用具有足以在正向電壓高于電致發光接 通電壓時建立穩態條件的第一持續時間的一或多個第一光脈沖照明所述照明區域； 建立所述一或多個光脈沖的持續時間以便使用具有比所述第一持續時間短且足以在 所述正向電壓低于所述電致發光接通電壓時建立非穩態條件的第二持續時間的一或多個 第二光脈沖照明所述照明區域;及 通過計算在使用所述一或多個第一光脈沖的照明期間獲取的第一發光強度與在使用 所述一或多個第二光脈沖的照明期間獲取的第二發光強度之間的所述差值確定所述電致 發光信號分量的所述強度。41. 一種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的方法，其包括： 使用一或多個光脈沖照明發光二極管結構的表面的照明區域； 使用發光傳感器從所述發光二極管結構的所述照明區域內的發光區域測量發光信號 的瞬態； 從所述發光二極管結構確定所述發光信號的所述測量瞬態的第一時間處的第一發光 強度； 從所述發光二極管結構確定不同于所述發光信號的所述測量瞬態的所述第一時間的 第二時間處的第二發光強度;及 使用所述第一發光強度及所述第二發光強度從所述發光二極管結構確定所述發光信 號的所述電致發光分量的強度。42. 根據權利要求41所述的方法，其進一步包括： 使用一或多個光脈沖照明具有已知內部量子效率的校準晶片的表面的照明區域； 使用發光傳感器從所述校準晶片的所述照明區域內的發光區域測量發光信號的瞬態； 從所述校準晶片確定所述發光信號的所述測量瞬態的第一時間處的第一發光強度； 從所述校準晶片確定不同于所述發光信號的所述測量瞬態的所述第一時間的第二時 間處的第二發光強度； 基于所述第一發光強度及所述第二發光強度從所述校準晶片確定所述發光信號的所 述電致發光分量的強度;及 使用來自所述發光二極管結構的所述電致發光分量的所述強度、來自所述校準晶片的 所述電致發光分量的所述強度及所述校準晶片的所述已知內部量子效率確定所述發光二 極管結構的內部量子效率。43. -種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的方法，其包括： 使用第一脈沖持續時間的一或多個第一光脈沖照明發光二極管結構的表面的照明區 域； 使用第二脈沖持續時間的一或多個第二光脈沖照明所述發光二極管結構的所述表面 的所述照明區域； 從由所述一或多個第一光脈沖激發的所述發光二極管結構測量第一發光強度； 從由所述一或多個第二光脈沖激發的所述發光二極管結構測量第二發光強度;及 基于所述第一發光強度及所述第二發光強度從所述發光二極管結構確定所述發光信 號的所述電致發光分量的強度。44. 根據權利要求43所述的方法，其進一步包括： 使用第一脈沖持續時間的一或多個第一光脈沖照明具有已知內部量子效率的校準晶 片的表面的照明區域； 使用第二脈沖持續時間的一或多個第二光脈沖照明所述校準晶片的所述表面的所述 照明區域； 從由所述一或多個第一光脈沖激發的所述校準晶片測量第一發光強度； 從由所述一或多個第二光脈沖激發的所述校準晶片測量第二發光強度； 基于所述第一發光強度及所述第二發光強度從所述校準晶片確定所述發光信號的所 述電致發光分量的強度;及 使用來自所述發光二極管結構的所述電致發光分量強度、來自所述校準晶片的所述電 致發光分量的所述強度及所述校準晶片的所述已知內部量子效率確定所述發光二極管結 構的內部量子效率。45. -種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的方法，其包括： 使用強度調制光照明發光二極管結構的表面的照明區域； 使用發光傳感器從未暴露于所述強度調制光的所述發光二極管的區域測量由光載流 子漂移誘發的電致發光強度； 使用定位于所述未暴露區域內且接近所述發光二極管結構的所述表面而定位的第一 透明電極從所述發光二極管結構的所述未暴露區域測量未暴露的結光電壓信號； 使用所述第一透明電極外部、定位于所述照明區域內且接近所述發光二極管結構的所 述表面而定位的第二透明電極從所述發光二極管結構的所述照明區域測量暴露的結光電 壓信號； 使用所述測量的未暴露結光電壓及所述測量的暴露結光電壓確定所述發光二極管結 構的光電流密度； 測量所述發光二極管結構的正向電壓;及 使用來自所述發光二極管結構的所述未暴露區域的所述測量電致發光強度、所述發光 二極管結構的所述確定光電流密度或所述二極管結構的所述測量正向電壓中的至少一者 確定所述發光二極管結構的內部量子效率。46. 根據權利要求45所述的方法，其中所述測量所述發光二極管結構的正向電壓包括： 使用一或多個光脈沖照明所述發光二極管結構的所述表面； 使用所述第一透明電極測量第一結光電壓信號； 使用所述第二透明電極測量第二結光電壓信號;及 使用所述第一結光電壓信號及所述第二結光電壓信號確定所述發光二極管結構的所 述正向電壓。47. -種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的方法，其包括： 使用強度調制光照明發光二極管結構的表面的照明區域； 使用發光傳感器從未暴露于所述強度調制光的所述發光二極管的區域測量由光載流 子漂移誘發的電致發光強度； 使用定位于所述暴露區域內且接近所述發光二極管結構的所述表面而定位的第一透 明電極從所述發光二極管結構的所述暴露區域測量暴露的結光電壓信號； 使用包圍所述第一透明電極且接近所述發光二極管結構的所述表面的第二透明電極 從所述發光二極管結構的所述照明區域測量未暴露的結光電壓信號； 使用所述測量的未暴露結光電壓及所述測量的暴露結光電壓確定所述發光二極管結 構的光電流密度； 測量所述發光二極管結構的正向電壓;及 使用來自所述發光二極管結構的所述未暴露區域的所述測量電致發光強度、所述發光 二極管結構的所述確定光電流密度或所述二極管結構的所述測量正向電壓中的至少一者 確定所述發光二極管結構的內部量子效率。48. -種用于發光二極管結構的一或多個特性的無接觸測量的方法，其包括： 使用強度調制光照明發光二極管結構的表面的照明區域； 測量所述強度調制光的強度； 使用發光傳感器從未暴露于所述強度調制光的所述發光二極管結構的區域測量由光 載流子漂移誘發的電致發光強度;及 通過比較所述電致發光強度與所述調制光的所述強度確定電致發光效率。
【文檔編號】G01R31/26GK105829902SQ201480057422
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年9月13日
【發明人】V·N·法伊費爾
【申請人】科磊股份有限公司