2.3 Установка для изучения спектров электролюминесценции.
Спектры электролюминесценции исследовались в лаборатории профессора А.Э. Юновича кафедры физики полупроводников. Автоматизированная установка для измерения спектров электролюминесценции светодиодов была создана на базе зеркального монохроматора МДР-12, который обеспечивал точность измерений c дисперсией 2,4 нм/мм (при ширине входной щели не более 30 мкм это позволяло достичь спектрального разрешения установки до 1 Å). Измерения могут проводиться с постоянным шагом по длинам волн ∆λ = 0,1–1 нм, в диапазоне длин волн =360 – 900 нм с усреднением по 1-25 измерениям в каждой точке.
Цифровые приборы, включенные в измерительный комплекс для усиления и измерения сигналов, позволили увеличить динамический диапазон установки до 5-ти порядков. Шумы и наводки ограничивали динамический диапазон для единичного спектра (но не системы спектров) на уровне сигнала 10-2–10-3 от интенсивности в максимуме. Цифровой источник питания Motech LPS-303 позволял задавать ток I и напряжение V в цепи диода в пределах 10 мкА - 2 А и 10 мВ - 20 В, соответственно; величины I и V измерялись мультиметрами APPA с точностью до 0,1%. Температура образца контролируется термопарой медь - константан.
Схема установки в режиме работы образца на постоянном токе приведена на рис.10. Образец (1) находится в криостате (2), который жестко закреплен на оптической скамье (3). В режиме постоянного тока он подключается к источнику постоянного тока (4) через мультиметр APPA-207 (6) для контроля значения тока. Источник питания стабилизирует ток через образец. Напряжение на диоде регистрируется цифровым мультиметром АРРА-207 (7), что позволяет следить за изменением вольт-амперных характеристик. Мультиметр Keithley 2000 (5) регистрирует напряжение на термопаре.
Излучение от образца фокусируется коллиматором (13) на входную щель (14) дифракционного решеточного монохроматора МДР-12 (15). Диаметр коллиматорной линзы 72 мм и расстояние от линзы до диода определяет телесный угол, излучение в котором фокусируется на щель. Определенная спектральная составляющая света попадает через выходную щель (16) на фотоэлектронный умножитель ФЭУ-100 (17), высокое напряжение 1200 В на котором поддерживается блоком питания (18). Полный спектральный диапазон установки определялся параметрами ФЭУ-100 и простирался от 340 нм до 1 мкм.
Рис. 10. Блок-схема установки для измерения спектров электролюминесценции.
В режиме работы на постоянном токе сигнал с ФЭУ проходит через согласующую схему (30), поступает на усилитель постоянного тока (УПТ) (19) и подается на цифровой вольтметр АРРА-207 (20) для контроля выходного сигнала. Чувствительность входного каскада УПТ изменяется от 50 до 1000 нА. Цифровой сигнал с вольтметра поступает на СОМ-порт (21) компьютера (24), где записывается на жесткий диск и в режиме реального времени выводится на дисплей (28). Предусмотрена и распечатка на принтере (29). Управляющие импульсы на блок управления (22) шагового двигателя монохроматора поступают с интерфейсной платы сопряжения (23), сообщающейся с персональным компьютером (24) через второй СОМ-порт (25). Питание платы (23) осуществляется блоком (26).