DE102007040844A1

DE102007040844A1 - Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop

Info

Publication number: DE102007040844A1
Application number: DE102007040844A
Authority: DE
Inventors: Sang Su Suwon Hong; Bae Kyun Sungnam Kim; June Sik Yongin Park; Grigory Suwon Onushkin
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2008-04-10
Also published as: KR100790702B1; JP2008065331A; US20080062512A1

Abstract

Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop, welches aufweist: eine Grundplatte, auf der ein Objekt, der ein Licht emittierendes Material aufweist, angebracht ist, eine Stromquelle, welche Strom liefert um zu ermöglichen, dass das auf der Grundplatte angebrachte Objekt elektrisch Licht emittiert; eine konfokale Linse, die oberhalb der Grundplatte angeordnet ist, um von dem Objekt emittiertes Licht zu empfangen; einen Detektionsteil, der oberhalb der konfokalen Linse angeordnet ist, um eine Energieverteilung bezogen auf das von dem Objekt emittierte Licht zu erhalten; und eine Lochblende, die zwischen der konfokalen Linse und dem Detektionsteil angeordnet ist, um ein Lumineszenz-Signal für einen konfokalen Punkt, der auf einer Zielfläche des Objekts gebildet ist, zu ermöglichen.

Description

Für diese Anmeldung wird die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2006-86787 , angemeldet am 08. September 2006 beim koreanischen Patentamt, beansprucht, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein konfokales Mikroskop, und insbesondere ein konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop, welches in der Lage ist, ein Lumineszenzspektrum und eine Lumineszenzverteilung von einem elektrolumineszenten und photolumineszenten Objekt zu erhalten.
Beschreibung des Stands der Technik
Eine Vorrichtung zum Messen von Elektrolumineszenzeigenschaften eines elektrolumineszenten Objekts umfasst eine Vorrichtung zum Messen der Intensitätsverteilung der Elektrolumineszenz des elektrolumineszenten Objekts sowie ein Elektrolumineszenz-Spektrometer. Die Vorrichtung zum Messen der Intensitätsverteilung ermöglicht, dass Strom in das elektrolumineszente Objekt fließt, so dass Licht emittiert wird, und detektiert das emittierte Licht mittels eines CCD-Sensors (charge-coupled device = ladungsgekoppelte Vorrichtung). Andererseits splittet das Elektrolumineszenz-Spektrometer ein Lumineszenzsignal eines bestimmten Punktes des elektrolumineszenten Objekts spektral und liefert bezogen auf den Punkt ein Lumineszenzspektrum. Jedoch wurden die Vorrichtung zum Messen der Intensitätsverteilung der Elektrolumineszenz und das Elektrolumineszenz-Spektrometer, welche wie oben beschrieben getrennt sind, bisher noch nicht integriert.
Im Allgemeinen tastet bei einem konfokalen Laser-Rastermikroskop eine punktförmige Laserlichtquelle die Oberfläche eines Objekts ab, sammelt das übermittelte oder reflektierte Licht und erhält aus dem Licht Informationen über das Objekt.
Das konfokale Laser-Rastermikroskop wurde hauptsächlich verwendet, um Informationen von Biomaterialien mit einem durch Energie von der Laserlichtquelle anregbaren fluoreszenten Material zu entschlüsseln.
1 zeigt den Aufbau einer Elektrolumineszenzbildmessvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Unter Bezugnahme auf 1 wird zum Messen der Verteilung der Intensität eines elektrolumineszenten Bildes Strom 12 an ein Objekt 11 geliefert, um zu ermöglichen, dass von dem Objekt 11 emittiertes Licht auf einen CCD-Sensor (charge-coupled device = ladungsgekoppelte Vorrichtung) 14 durch Linsen 13a und 13b einfällt.
Bei dem herkömmlichen Elektrolumineszenz-Analysator ist es nicht möglich, eine räumliche Verteilung gesplitteter Spektren des elektrolumineszenten Objekts mit der mechanischen externen Struktur des Objekts zu vergleichen. Des Weiteren kann ein hochauflösendes elektrolumineszentes Bild kaum von einem Elektrolumineszenz-Bilddetektor aus 1 gemessen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop zu schaffen, mit welchem sowohl gesplittete Spektren eines elektrolumineszenten Objekts und dessen mechanischer Struktur als auch ein hochauflösendes elektrolumineszentes Bild erhalten werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop vorgesehen, welches aufweist: eine Grundplatte, auf der ein Objekt, das ein Licht emittierendes Material aufweist, angebracht wird, eine Stromquelle, die Strom liefert, welcher ermöglicht, dass das auf der Grundplatte angebrachte Objekt elektrisch Licht emittiert; eine konfokale Linse, die oberhalb der Grundplatte angeordnet ist, um von dem Objekt emittiertes Licht zu empfangen; einen Detektionsteil, der oberhalb der konfokalen Linse angeordnet ist, um die Energieverteilung bezogen auf das von dem Objekt emittierte Licht zu erhalten; und eine Lochblende, die zwischen der konfokalen Linse und dem Detektionsteil angeordnet ist, um ein Lumineszenz-Signal für einen konfokalen Punkt, der auf der Zielfläche des Objekts gebildet ist, zu erhalten.
Das konfokale Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop kann weiter eine zweidimensionale Transfereinheit aufweisen, welche den konfokalen Punkt, der auf der Zielfläche des Objekts gebildet ist, entlang der Zielfläche des Objekts verschiebt.
Das konfokale Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop kann weiter eine senkrechte Transfereinheit aufweisen, welche die konfokale Linse verschiebt, um die Zielfläche des Objekts in Richtung der Dicke des Objekts zu bewegen.
Das konfokale Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop kann weiter eine Laserlichtquelle aufweisen, welche ein Photon mit einer Energie liefert, die in der Lage ist, das Objekt zum Emittieren von Licht zu bringen; sowie einen Lichtlenker, der zwischen der konfokalen Linse und der Lochblende angeordnet ist, um einen Strahl aus der Laserlichtquelle zu der konfokalen Linse zu lenken und um das Licht, das von dem Objekt durch das Photon erzeugt wurde, und den Strom zu der Lochblende zu lenken.
Der Lichtlenker kann ein dichroitisches Strahlenspektrometer sein, welches den Strahl von der Laserlichtquelle reflektiert und Licht mit anderer Energie überträgt.
Der Detektionsteil kann aufweisen: einen Monochromator mit einer optischen Vorrichtung, wobei der Monochromator das von dem Objekt empfangene Licht für jede Wellenlänge dispergiert; sowie einen Detektor, welcher die Energieverteilung eines Signals von dem Monochromator misst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der folgenden genauen Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1 eine Konfigurationsansicht ist, in welcher ein Detektor für die Elektrolumineszenverteilung gemäß dem Stand der Technik dargestellt ist.
2 eine Konfigurationsansicht ist, in welcher ein konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;
3 eine Konfigurationsansicht ist, in welcher ein konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;
4A und 4B jeweils eine Stromintensitätsverteilung eines lumineszenten Objekts und das Spektrum der Photonenenergie an einem bestimmten Punkt davon darstellen, gemessen mit einem konfokalen Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß der Erfindung;
5A bis 5C erläuternde Ansichten sind, in denen der Unterschied zwischen einem herkömmlichen Gerät zum Messen von Elektrolumineszenz und einer Vorrichtung zum Messen eines Elektrolumineszenzbilds gemäß der Erfindung dargestellt ist;
6A bis 6C jeweils den Aufbau eines lumineszenten Geräts darstellen, sowie dessen Stromintensitätsverteilung und dessen Energiespektrum an einem bestimmten Punkt, gemessen mit einem konfokalen Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß der Erfindung; und
7A bis 7C jeweils eine Testelektrodenleiterbahn, die Verteilung der Elektrolumineszenzintensität bezogen auf die Elektrodenleiterbahn, gemessen mit einem konfokalen Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop, und einen Graph, der die Verringerung der Elektrolumineszenzintensität aufzeigt, darstellen.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
2 ist eine Konfigurationsansicht, in welcher ein konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf 2 weist das konfokale Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop eine Stromquelle 22, eine Grundplatte 21, einen konfokalen Mikroskopteil 24a, 24b, 24c und 27 sowie einen Detektionsteil 26a und 26b auf.
Ein Objekt 21a, das ein lumineszentes Material enthält, ist auf der Grundplatte 21 angeordnet. Das Objekt 21a kann eine Nitrid-Halbleitervorrichtung sein.
Das Objekt 21a ist nicht nur auf der Grundplatte 21 angeordnet, sondern auch an die Stromquelle 22 angeschlossen, damit es zum Emittieren von Licht mit Strom versorgt wird. Die Stromquelle 22 ist direkt an die Grundplatte 21 angeschlossen. Hier sind die Grundplatte 21 und der Gegenstand 21a elektrisch miteinander verbunden, und somit ist die Stromquelle 22 elektrisch mit dem Objekt 21a verbunden, um zu ermöglichen, dass das Objekt 21a elektrisch Licht emittiert.
Eine konfokale Linse 24a, eine Lochblende 27 und der Detektionsteil 26a und 26b sind oberhalb der Grundplatte angeordnet, auf welcher das Objekt 21a angeordnet ist, wodurch das konfokale Mikroskop gebildet wird.
Die konfokale Linse 24a empfängt Licht, das von dem Objekt 21a emittiert wurde. Das von dem Objekt 21a emittierte Licht verbreitet sich in paralleler Richtung durch die konfokale Linse 24a und wird von einer Sammellinse 24b gesammelt und durch die Lochblende 27 geführt.
Zu diesem Zeitpunkt wird ein Brennpunkt auf der Oberfläche des Objekts 21a durch die konfokale Linse 24a gebildet. Die Lochblende 27 ist mit dem Brennpunkt konfokal.
Insbesondere kann sich nur das von dem auf der Oberfläche des Objekts 21a durch die konfokale Linse 24a gebildeten Brennpunkt emittierte Licht zu dem Detektionsteil 26a und 26b ausbreiten. Da die Lochblende 27 vorgesehen ist, kann nur das von einem bestimmten Punkt des Objekts emittierte Licht empfangen werden, um die Bildauflösung des konfokalen Mikroskops zu verbessern.
Das heißt, dass die Lochblende 27 nur das Durchlassen des von dem auf der Oberfläche des Objekts 21a gebildeten Brennpunkt emittierten Lichts ermöglicht und von einem angrenzenden Bereich emittiertes Licht unterbricht. Somit kann selbst in dem Fall, dass das Objekt 21a Licht mit großer Helligkeit emittiert, ein Lumineszenzbild für nur einen bestimmten Bereich erhalten werden.
Das Licht, das durch die Lochblende 27 durchgeht, wird von der Lichtsammellinse 24c gesammelt und zu einem Detektionsteil 26a und 26b geleitet.
Der Detektionsteil 26a und 26b weist einen Monochromator 26a auf, der das empfangene Licht für jede Wellenlänge dispergiert, sowie einen Detektor 26b, der die Verteilung des für jede Wellenlänge dispergierten Lichts misst. Die von dem Detektor 26b detektierte Lichtverteilung wird an eine Anzeige, wie beispielsweise einen extern angeschlossenen Monitor, übermittelt.
Der Monochromator 26a weist ein optisches Streuungssystem, wie beispielsweise ein Prisma oder ein Beugungsgitter, die darin angeordnet sind, auf, wodurch sich für jede Wellenlänge Licht durch die Lochblende 27 verteilt.
Das auf diese Weise dispergierte Licht wird von dem Detektor 26b detektiert. Der Detektor 26b erzeugt, falls er so gesteuert ist, dass er einen bestimmten Bereich der dispergierten Wellenlängen detektiert, ein Elektrolumineszenz-Spektrum des auf der Zielfläche des Objekts 21a gebildeten Brennpunkts.
3 ist eine Konfigurationsansicht, in welcher ein konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.
Unter Bezugnahme auf 3 weist das Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß der vorliegenden Ausführungsform werter eine Laserlichtquelle 33 und einen XY-Scanner 38 in dem unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop auf. Da die Stromquelle 32, die Grundplatte 31, die konfokale Linse 34a, die Lochblende 27 und der Detektionsteil 36a und 36b unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wurden, werden nur zusätzliche Bauteile beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop weiter einen XY-Scanner 38 auf, der einen auf der Oberfläche eines Objekts 31a durch eine konfokale Linse gebildeten Brennpunkt entlang der Oberfläche des Objekts 31a verschiebt.
Der XY-Scanner 38 tastet die Oberfläche des Objekts 31a entlang einer bestimmten Spur auf der Oberfläche des Objekts 31a ab. Dieses zweidimensionale Abtasten kann durch Verschieben einer optischen Struktur, wie beispielsweise einer Grundplatte 31, auf der das Objekt 31a angebracht ist, oder der konfokalen Linse 34a, in dem Fall, dass der XY-Scanner nicht vorhanden ist, durchgeführt werden. Insbesondere kann ein herkömmlicher Galvanoscanner als XY-Scanner verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wird die Oberfläche des Objekts 31a abgetastet, um ein Elektrolumineszenz-Spektralbild der gesamten Oberfläche des Objekts und ein Elektrolumineszenz-Spektralspektrum an einem bestimmten Punkt des Objekts in einem Monochromator 36a und einem Detektor 36b zu erhalten.
Nachdem das Abtasten entlang der Oberfläche des Objekts durchgeführt wurde, wird der Brennpunkt in Richtung der Tiefe des Objekts verschoben, um optische Informationen über eine andere Zielfläche zu erhalten. Eine derartige senkrechte Transfereinheit wird durch senkrechtes Verschieben der konfokalen Linse 34a bezogen auf die Oberfläche des Objekts und Anpassen der senkrechten Position des konfokalen Punktes umgesetzt.
Wie oben beschrieben, können das zweidimensionale Abtasten der einen Zielfläche und zusätzlich selektiv zweidimensionales Abtasten einer anderen Zielfläche wiederholt durchgeführt werden, um zu ermöglichen, dass Informationen über einen dreidimensionalen Raum interpretiert werden können. Insbesondere in dem Fall, dass ein Nitrid-Halbleiterwafer vermessen wird, kann eine aktive Schicht dreidimensional analysiert werden. Somit kann die Lumineszenz-Wellenlänge in der gesamten aktiven Schicht basierend auf einer hohen dreidimensionalen Auflösung bewertet werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop weiter eine Laserlichtquelle 33 auf.
Die Laserlichtquelle 33 der vorliegenden Ausführungsform erzeugt einen Strahl mit einer Energie, die ausreichend ist, ein in dem Objekt 31a enthaltenes lumineszentes Material anzuregen. Ebenso sollte ein Subpicosekunden-Puls- Strahl ausgestrahlt werden, um das lumineszente Material entweder durch ein einzelnes Photon oder durch ein Mehrphoton anzuregen.
Die Linsen 39a und 39b und eine Lochblende 39c sind vor der Laserlichtquelle 33 angeordnet. Somit wird der von der Laserlichtquelle 33 erzeugte Strahl genauer auf einen Lichtlenker 35a gerichtet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop weiter den Lichtlenker 35a auf.
Die konfokale Linse 34a dient als Lichtsammler zum Abbilden des Strahls aus der Laserlichtquelle 33 auf der Zielfläche des auf der Grundplatte 31 angeordneten Objekts 31a und als Lichtempfänger zum Empfangen des von dem Objekt 31a erzeugten Lichts. In dieser Anordnung kann das Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop weiter eine senkrechte Transfereinheit (nicht dargestellt) aufweisen, welche die konfokale Linse 34a senkrecht so verschiebt, dass sich die Zielfläche in Richtung der Dicke des Objekts 31a bewegt.
Der Lichtlenker 35a der vorliegenden Ausführungsform lenkt das Licht aus der Laserlichtquelle 33 zu der konfokalen Linse 34a und das von dem Objekt 31a erzeugte Licht zu einer Lichtsammellinse 34b, um Licht in der Lochblende 37 zu sammeln.
Insbesondere kann der Lichtlenker 35a aus einem dichromatischen Strahlspektrometer gebildet sein. Bei dem dichromatischen Strahlspektrometer kann die Wellenlänge selektiv eingestellt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das dichromatische Strahlspektrometer so angeordnet, dass der Strahl aus der Laserlichtquelle 33 reflektiert wird und das von dem Objekt 31a erzeugte Licht übermittelt wird.
Ein Spiegel 35b, der zwischen dem XY-Scanner 38 und der konfokalen Linse 34b angeordnet ist, wirkt anders als der Lichtlenker 35a. Das heißt, dass der Spiegel sowohl den Laserstrahl reflektiert, der durch den XY-Scanner 35b geht, als auch das von dem Objekt 31a erzeugte Licht, wodurch der optische Weg verändert wird.
Auf diese Weise wird mit dem konfokalen Raster-Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop die räumliche Auflösung gegenüber einem herkömmlichen auf CCD basierenden Elektrolumineszenz-Bildmessgerät stark verbessert. Das konfokale Raster-Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine einzigartige Vorrichtung zum Analysieren von elektrolumineszenten Eigenschaften, wobei die Funktion eines herkömmlichen Elektrolumineszenz-Spektralgeräts mit der Funktion eines konfokalen Laser-Raster-Fluoreszenzmikroskops verbunden ist. Das konfokale Raster-Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht das gleichzeitige Messen, Analysieren und Vergleichen der strukturellen Form, des Elektrolumineszenz-Verteilungsprofils, des Elektrolumineszenzspektrum-Verteilungsprofils, des optischen Lumineszenz-Verteilungsprofils, des optischen Lumineszenzspektrum-Verteilungsprofils bezogen auf die elektrolumineszente Vorrichtung als Objekt.
In 4A und 4B ist ein Messergebnis eines blauen InGaN/GaN-Chips dargestellt, das unter Verwendung eines konfokalen Elektrolumineszenz-Spektralmikroskops gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhalten wurde.
In 4A ist die gesamte Elektrolumineszenz-Verteilung des Chips dargestellt.
Um dieses Bild zu erhalten, wurde der blaue GaN/GaN-LED-Chip auf einer Grundplatte angeordnet und es wurden mittels einer Stromquelle 5 mA angelegt, um zu ermöglichen, dass der LED-Chip elektrisch Licht emittiert, und dann wurde unter Verwendung eines XY-Scanners die gesamte Oberfläche des Chips abgetastet.
Die durch das Abtasten erhaltene Lumineszenz-Verteilung über den LED-Chip wurde von einem Monochrometer und einem Detektor detektiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Lumineszenz-Verteilung über den LED- Chip durch Abtasten direkt von dem Detektor ohne den Monochromator durchgeführt werden. Hier wurde der Monochromator so angepasst, dass der gesamte Wellenlängenbereich, dispergiert von dem Monochromator, detektiert wurde.
In 4B sind Elektrolumineszenzspektren an Stellen dargestellt, die in 4A mit A, B und C gekennzeichnet sind.
Um das Spektrum zu erhalten, wurde der Detektor so angepasst, dass er selektiv nur einen bestimmten Bereich von Wellenlängen, dispergiert von dem Monochromator, detektiert.
Unter Bezugnahme auf 4B hat A eine maximale Elektrolumineszenz-Intensität von 141 [ohne Einheiten] bei einer Wellenlänge von 451 nm aufgezeigt. Ebenso hat B eine maximale Elektrolumineszenz-Intensität von 110 [ohne Einheiten] bei einer Wellenlänge von 455 nm und C eine maximale Elektrolumineszenz-Intensität von 60 [ohne Einheiten] bei einer Wellenlänge von 452 nm aufgezeigt. Dieser Unterschied wird so interpretiert, dass er aus einem Unterschied in der Stromdichte entsprechend Positionen des LED-Chips resultiert.
5A bis 5C sind Ansichten zur Erläuterung des Unterschieds zwischen einem herkömmlichen Gerät zum Messen von Elektrolumineszenz und einer Vorrichtung zum Messen eines Elektrolumineszenz-Bildes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
In 5A ist das Messergebnis von Licht, das von einem Objekt erzeugt wurde, das in der Lage ist, unter Anlegen von 1 mA Strom elektrisch Licht zu emittieren, dargestellt, das unter Verwendung des herkömmlichen Messgeräts zum Messen von Elektrolumineszenzbildern erhalten wurde. Es wurde beobachtet, dass von dem Objekt erzeugtes starkes Licht sogar an die Außenseite der LED gestreut wurde, wodurch die Form der LED kaum erkennbar ist.
In 5B und 5C sind Messergebnisse von Elektrolumineszenz-Verteilungsprofilen, die durch Anlegen von jeweils 1 mA Strom und 100 mA Strom an einem identischen Objekt und Durchführen von konfokalem Abtasten von Licht, das von dem Objekt, das geeignet ist, aufgrund des Stroms elektrisch Licht zu emittieren, erzeugt wurde, unter Verwendung des konfokalen Elektrolumineszenz-Spektralmikroskops wie in 3 dargestellt, erhalten wurden, dargestellt. Der konfokale Punkt wurde entlang einer Zielfläche des Objekts verschoben, um eine genaue Analyse von Elektrolumineszenz-Verteilungsprofilen des Objekts trotz starker Intensität des von dem Objekt erzeugten Lichts, im Gegensatz zu 5A, zu ermöglichen.
In 6A bis 6C ist ein Messergebnis von Luminanz-Eigenschaften eines organischen Elektrolumineszenzgeräts (OLED), welches rotes Licht mit einer Wellenlänge von 623 nm emittiert, dargestellt, das unter Verwendung eines konfokalen Elektrolumineszenz-Mikroskops gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wurde.
In 6A ist eine strukturelle Form eines Objekts dargestellt, die mittels eines Monochromators und eines Detektors detektiert wurde, indem es dem Objekt durch eine Laserlichtquelle ermöglicht wurde, Licht zu emittieren, und eine Oberfläche des Objekts von einem XY-Scanner abgetastet wurde.
6B und 6C zeigen ein Elektrolumineszenz-Verteilungsprofil des Objekts, das durch Anlegen von 5 mA Strom und Abtasten von Licht, das von dem Objekt, das geeignet ist, mittels des Stroms elektrisch Licht zu erzeugen, erzeugt wurde, erhalten wurde, sowie ein Elektrolumineszenz-Spektrum an einem bestimmten Punkt (I) des Objekts.
Wie oben beschrieben, ermöglicht gemäß der vorliegenden Ausführungsform das konfokale Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop das gleichzeitige Messen, Analysieren und Vergleichen der strukturellen Form, des Elektrolumineszenz-Verteilungsprofils und des Elektrolumineszenzspektrum-Verteilungsprofils, bezogen auf die elektrolumineszente Vorrichtung als Objekt.
In 7A bis 7C sind jeweils die Leiterbahn eines LED-Chips, eine Verteilung der Elektrolumineszenzintensität des Chips und ein Diagramm, welches die Verteilung der Stromdichte zwischen Elektroden aufzeigt, dargestellt.
Herkömmlich wurde eine Stromausbreitungsdistanz nur theoretisch berechnet, aber nicht durch Versuche bestätigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht die gemessene lokale Verteilung der Elektrolumineszenzintensität das indirekte Messen und Bewerten der Verteilung der Stromdichte, da die Elektrolumineszenzintensität proportional zur Stromdichte ist.
Um die Diffusionsdistanz der Stromdichte über die Verteilung der Elektrolumineszenzintensität zu messen, wurde bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7A dargestellt, die Elektrodenleiterbahn eines Testchips so gestaltet, dass eine p-Elektrode und eine n-Elektrode voneinander beabstandet parallel sind.
In 7B ist ein Messergebnis der Verteilung der Elektrolumineszenzintensität zwischen der p-Elektrode und der n-Elektrode nach Anlegen von 10 mA Strom an den Testchip dargestellt. Wie in 7B dargestellt, sind die p-Elektrode und die n-Elektrode mit einem Abstand von 100 μm voneinander beabstandet. In einer Richtung von der p-Elektrode zu der n-Elektrode ist der Chip weniger hell dargestellt. Dadurch wird eine Abnahme der Elektrolumineszenzintensität dargestellt.
In 7C ist das Messergebnis der Abnahme der Elektrolumineszenzintensität mit einem größeren Abstand zu der p-Elektrode dargestellt. Das heißt, dass durch eine Verringerung des Abstands zwischen der p-Elektrode und der n-Elektrode die Elektrolumineszenzintensität exponentiell gesenkt wird.
Ein in 7C dargestellter theoretischer Wert wurde unter Verwendung der folgenden Gleichung analysiert: I = Ioexp( – χ/Ls)wobei Ls die Stromausbreitungsdistanz darstellt. Die Daten über die Abnahme der gemessenen Elektrolumineszenzintensität werden auf die obenstehende Gleichung angewandt, um die Stromausbreitungsdistanz und den Wert Ls zu bestimmen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurde die Stromausbreitungsdistanz Ls zu 324 μm bestimmt.
Vorteilhafterweise kann dieses Verfahren nicht nur für anorganische LEDs verwendet werden, sondern auch für organische LEDs, um eine Elektrodenstruktur zu gestalten, bei welcher die Stromausbreitung effizienter und einheitlicher ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen und beigefügten Zeichnungen beschränkt. Das heißt, dass der Laser und der Scanner unterschiedlich angeordnet werden können und der reflektierende Spiegel und die Lichtsammellinse unterschiedlich angeordnet werden können.
Wie oben gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, weist das kofokale Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop eine hervorragende räumliche Auflösung für ein elektrolumineszentes Objekt auf. Des Weiteren ermöglicht das kofokale Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gleichzeitiges Messen von Strukturinformationen, optischen Luminanzeigenschaften und Elektrolumineszenz-Eigenschaften einer lumineszenten Vorrichtung als Objekt.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurde, wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung wie durch die beigefügten Ansprüche definiert abzuweichen.

Claims

Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop, welches aufweist: eine Grundplatte, auf der ein Objekt, das ein Licht emittierendes Material aufweist, angebracht ist; eine Stromquelle, welche ermöglicht, dass das auf der Grundplatte angebrachte Objekt elektrisch Licht emittiert; eine konfokale Linse, die oberhalb der Grundplatte angeordnet ist, um von dem Objekt emittiertes Licht zu empfangen; einen Detektionsteil, der oberhalb der konfokalen Linse angeordnet ist, um eine Energieverteilung bezogen auf das von dem Objekt emittierte Licht zu erhalten; und eine Lochblende, die zwischen der konfokalen Linse und dem Detektionsteil angeordnet ist, um ein Lumineszenz-Signal für einen konfokalen Punkt, der auf einer Zielfläche des Objekts gebildet ist, zu erhalten.
Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweidimensionale Transfereinheit aufweist, welche den konfokalen Punkt, der auf der Zielfläche des Objekts gebildet ist, entlang der Zielfläche des Objekts verschiebt.
Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine senkrechte Transfereinheit aufweist, welche die konfokale Linse versetzt, um die Zielfläche des Objekts in Richtung der Dicke des Objekts verschiebt.
Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Laserlichtquelle aufweist, welche ein Photon mit einer Energie liefert, die in der Lage ist, das Objekt zum Emittieren von Licht zu bringen.
Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Lichtlenker aufweist, der zwischen der konfokalen Linse und der Lochblende angeordnet ist, um einen Strahl aus der Laserlichtquelle zu der konfokalen Linse zu lenken und um das Licht, das von dem Objekt durch das Photon erzeugt wurde, und den Strom zu der Lochblende zu lenken.
Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtlenker ein dichroitisches Strahlenspektrometer ist, welches den Strahl von der Laserlichtquelle reflektiert und Licht mit anderer Energie überträgt.
Konfokales Elektrolumineszenz-Spektralmikroskop gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsteil aufweist: einen Monochromator mit einer optischen Vorrichtung, wobei der Monochromator das von dem Objekt empfangene Licht für jede Wellenlänge dispergiert; und einen Detektor, welcher die Energieverteilung eines Signals von dem Monochromator misst.