器件外量子效率测试

本检测详细介绍了器件外量子效率测试这一关键光电性能表征技术。本检测系统阐述了该测试的核心检测项目、适用器件范围、主流测量方法以及所需的精密仪器设备，旨在为科研人员与工程师提供一份全面、实用的技术参考指南，以准确评估光电器件将电能转换为外部光辐射的效率。

检测项目

绝对光谱辐射通量：测量器件在给定电学驱动条件下，发射到外部空间的总光谱辐射功率，是计算外量子效率的基础数据。

电致发光光谱：获取器件在电流注入下发射光的光谱分布，用于分析发光波长、半高宽及光谱形状。

正向驱动电流：精确测量注入器件的电流值，通常作为测试的输入条件进行精确控制与记录。

正向驱动电压：同步测量器件在发光时两端的电压降，用于计算输入电功率。

光功率计校准系数：引入标准探测器对测量系统的光功率计进行校准，确保光度与辐射度测量的准确性。

视角特性曲线：测量器件发光强度或光通量随观察角度变化的分布，用于全面评估出光特性。

空间光强分布：分析发光面在不同方向上的光强变化，对于非朗伯体发射的器件尤为重要。

器件工作温度：监测测试过程中器件的结温或表面温度，因为温度会显著影响发光效率和光谱。

电流-电压-亮度特性：系统性地测量并关联器件的电学输入与光学输出，是效率分析的核心数据集。

外部量子效率值：最终计算并报告的结果，即器件发射到外部的光子数与注入的电子数之比。

检测范围

有机发光二极管：适用于评估OLED显示屏或照明器件中每个像素或整体的发光效率。

无机发光二极管：涵盖从紫外到红外波段的各类LED芯片及封装器件的外量子效率测试。

量子点发光二极管：专门用于测试以量子点为发光层的电致发光器件，评估其颜色纯度和效率优势。

微型发光二极管：针对Micro-LED这种新兴显示技术的小尺寸、高密度芯片进行效率表征。

激光二极管：测量其阈值以上工作时的外量子效率，反映电光转换效能。

发光电化学电池：适用于这类具有独特工作原理的薄膜发光器件的效率评估。

钙钛矿发光二极管：用于前沿的PeLED器件性能评估，测试其高色纯度和潜在高效率。

聚合物发光二极管：针对以共轭聚合物为发光材料的PLED器件进行效率测试。

柔性发光器件：可测试在弯曲或柔性基底上制备的各类光电器件在不同状态下的外量子效率。

发光器件模组：不仅限于单颗芯片，也可对包含驱动电路、光学透镜的简单模组进行系统效率评估。

检测方法

积分球光谱法：将器件置于积分球内，收集其发出的全部光通量，结合光谱仪测量，是绝对测量的主流方法。

变角光谱辐射计法：通过精密转台改变探测器相对器件的位置，测量各角度光谱辐射强度，再进行积分计算。

校准探测器直接测量法：使用经过严格校准的标准探测器在特定距离和条件下直接测量光强或光通量。

电致发光强度映射法：通过扫描探测头或移动样品，获得器件发光面上各点的效率分布图。

脉冲驱动测量法：采用短脉冲电流驱动器件，减少自热效应，获取更接近常温下的真实效率数据。

温度控制测量法：在恒温平台或环境中进行测试，以评估温度对外量子效率的影响或获取标准温度下的数据。

绝对辐射定标法：通过将待测器件与已知光通量的标准光源进行比对，实现效率的绝对测量。

光谱辐射度学法：基于辐射度学原理，精确测量器件在空间各个方向的光谱辐射亮度，再进行复杂积分。

光强分布积分法：先精确测量器件的三维光强空间分布，再通过数学积分得到总光通量，进而计算效率。

比较测量法：使用一个已知外量子效率的参考器件与待测器件在相同条件下进行测量比较，得到相对效率。

检测仪器设备

积分球系统：核心光学部件，内壁涂有高漫反射材料，用于均匀收集和混合器件发出的所有方向的光。

光谱辐射计：用于分析收集到的光的光谱成分和强度，是获取光谱功率分布的关键设备。

精密源表：提供高精度、可编程的电流/电压源，并同步测量器件的电学参数。

低温恒温器：为器件提供可控的温度环境，用于研究温度依赖性或进行低温测试以抑制非辐射复合。

二维转台：可实现俯仰和旋转运动，用于支持变角光谱测量，以刻画器件的空间发光分布。

标准校准光源：已知光谱和光通量的标准灯，用于对整个测量系统进行光谱辐射度和光度校准。

校准硅光电二极管：经过国家计量机构标定的标准探测器，用于光功率的绝对测量和系统验证。

数据采集与控制单元：计算机及软件系统，用于控制所有仪器同步工作，并采集、处理和分析数据。

光学隔震平台：提供稳定的测试环境，避免微小的震动影响光学对准和测量精度。

暗箱或屏蔽箱：提供一个完全黑暗的测试环境，隔绝外界杂散光对微弱光信号测量的干扰。