发光材料电致发光/光致发光量测系统 (LQ-100) 可测试发光材料之发光光谱

LQ-100   提供测量   LED   与发光材料发光特性的最佳测量系统,采用   4 PTFE   高反射率积分球,收集   LED   各角 度发光,能精准地测量   LED   发光材料:(1)EQE   外部量子效率    (2)PLQY   荧光量子产率   (3)各项参数值:电流效率   (cd/A)、发光效率   (lm/W)、绝对辐射光通量   (lm)、光度   (cd)、辉度   (cd/m2)CIE   色度图、IV Curve、寿 命测试等等;可应用于发光器件发光效率的研究,并检测元件特性优劣分析。

 钙 钛 矿 L E D 效 率 测 试 的 挑 战 
                 
钙钛矿   LED   效率发展快,但传统测量方式不适用!

◆ 挑战一:低亮度、衰减快 < 50,000 cd/m2
测试系统要快!才能测得高效率!
LQ-100 提供   350 nm-1000 nm   全光谱快速测量
◆ 挑战二:发光半宽   (FWHM)  窄
OLED ~100 nm ; PVSK LED ~ 50 nm
LQ-100 提供需要记录发光光谱与计算光谱的失配误差

◆ 挑战三:非   Lambertian 分布 cd/m2 =>EQE 换算误差大
选配超低光强探测器,可达   0.1 cd/m2   以下的辉度侦 测,可测得完美   EQE   曲线
◆ 挑战四:发光波长超过视函数波段,无法以光 通量与辉度评价
I-PVSK   主要在   NIR   波段(> 670 nm ~ 800 nm), 在视函数 分布之外,故得到的辉度值很低


L Q 1 0 0 指 标 文 献 引 用

S O L A R ™ E L 太 阳 能 电 池 E L 光 谱 测 试


图: 积分球

图: 405 nm 雷射

图: 多信道光谱仪测试系统



型号 项目 规格
1-1 LQ-100
发光效率测
量系统
- 采用积分球测量系统 :产业化 LED 标准
- 准确测量绝对辐射光通量 (lm) 与功率 (W)
- LED EQE 最低亮度测量能力可 < 0.1cd / m2
- 智能调变光谱仪曝光时间,提升测试速度
- 多种 LED EQE 测试夹具
- 支持多种源表
1-2  100 mm 积分球 - 100 mm 积分球
- 铝合金外壳
1-3  HS3011-PMT
增强型多信道光谱仪测试系统
- 波长范围: 350 - 1000 nm
- 波长分辨率: 0.35 – 1 nm (依实际光栅与狭缝而定)
- 灵敏度可< 0.1 cd / m2
1-4 订制化 EL 测试夹具 订制化背探针夹具盒
- 依据客户样品客制夹具
1-5  LQ-SW   EL 测量软件
- 支持所有 CIE 相关参数
- LIV 扫描曲线与图面输出
- 老化记录功能
- 可搭配多款源表
选配型号 选配项目 规格
2-1 电源电表 - Keysight B2901A / B2911A / B2912A
- Keithley 2400 Series
- Keithley 2600 Series
3-1 光致发光量测模块 PL 光谱整合测试
- 405 nm 激光器
- PL 薄膜样品架
3-2 PL 量测软件 - 绝对荧光量子产率 PLQY 测试软件
- 光致发光量子产率 PLQY 计算
- 荧光光谱 Peak/半宽分析,强度-波长图
4 手套箱整合套件

特点:

- 针对新型电致发光材料设计

- 快速超低亮度 0.1 cd/m2 测量能力

- LED 老化测量功能

- 绝对外部量子效率测试

- 可与手套箱整合

-   具备 NIR 波段 (700 - 1000 nm) 测试能力

- LED 全参数测定能力


LQ-100 特色

● 采用   PTFE   积分球测量系统:产业化   LED   的标准
● 准确测量绝对辐射光通量   (1m)   与功率   (W)  
● LED EQE   最低亮度测量能力可   <  0.1 cd/m 
● 智能调变光谱仪曝光时间,提升测试速度
● 多种 LED EQE 测试夹具 
● 支持多种源表
● 手动多点切换器
● (选配)可升级发光材料   PLQY   测量功能
● (选配)SOLAR-ELTM 太阳能电池   EL   与   PL   光谱测试模块


LQ-100 PLQY LED EQE
测试能力 QY<1%/td> EQE:min 0.1%
亮度:min 0.05 cd/m2
电流效率:6000 cd/m2:<50 ms
光谱测试速度 1 ms ~ 1 sec 高亮度>6000 cd/m2:<50m2
光谱测试范围 350~1000nm 350~1000 nm

  测 试 速 度 决 定 器 件 效 率

新型材料   LED   器件的开发过程中,均会面对初期器件稳定性问题,测量系统如何有效、准确测出器件最高转换效率的潜力,是新材料、新结构器件科研突破的关键。
● 效率衰减快
以钙钛矿   LED   器件为例,下图为注入定电流到钙钛矿LED器件,随时间测量其亮度随时间的变化。 在4秒内,亮度衰减了超过   20 %



● 测量速度的加快,测出器件最高转换效率潜力

LQ100   积分球系统,测试钙钛矿   LED   器件:
条件   ALQ100   智能曝光时间控制(1   毫秒  ~   1   秒/单点) 
条件   B:模拟一般辉度计的测量时间(1   秒  / 单)

以 LQ100 系统的智能曝光测试,钙钛矿 LED 的 EQE 测量结果可以提高超过  20 % 以上。


 低 亮 度 快 速 、 准 确 测 量 能 力
● 无法取得完美   EQE   曲线原因

当低亮度 (< 50 cd/m2) 的测试不准确,会造成低电压时的   EQE   曲线乱跳;一来无法准确判断器件的起始电压,二则无法准确评价器件最高   EQE   效率。


● 超灵敏光探测器

LQ-100   具单光子侦测能力,可达   0.1 cd/m2    辉度侦测(曝光时间 < 0.5 sec内) ,确保器件启动电压的测 量正确性(要求   < 1 cd/m),并得到完美的  EQE 曲线。



 L E  D 器 件 老 化 测 试 记 录 功 能
固定电流或电压,量测器件亮度与发光效率等 参数对时间的变化,亦是新器件科研重点
● V-t Curve:定电流下电压对时间的曲线 
● J-t Curve:定电压下电流密度对时间的曲线 
● I_Eff-t Curve:电流效率   (Current Efficiency)   对时间的曲线 
 P_Eff-t Curve:功率效率   (Power Efficiency) 对时间的曲线
● EQE-t Curve:外量子效率对时间的曲线 
● L-t Curve:辉度对时间的曲线


 积 分 球 式 全 光 谱 效 率 测 量

● 无机   LED   测试 ➤不重复性 <   0.2 %

LQ-100   可快速测试每个电压下的发光光谱,并可取得 辐照度、辉度、CIE   座标等多项参数值。

发光光谱 单点光谱测量时间
高亮度>6000 cd/m2 < 50 ms
低亮度>100 cd/m2 < 100 ms
超低亮度>10 cd/m2 < 0.5 ms

● NIST 溯源-准确度测试 ➤差异值 < 0.5 %

LQ100 NIST 溯源,与国外校正的白光与绿光 LED 比对,差异值均小于 0.5 %


Certified Value (lm) LQ-100 (lm) Deviation(%)
G-LED 3.426 % 3.453% 0.39 %
W-LED 4.652% 4.629% 0.25 %


LQ-100R 可测试项目:

1.      LED / 发光器件 EL spectrum太阳能电池电致发光光谱

2.      LED / 发光器件 EL EQE

3.      LED / 发光器件 PL spectrum (NIR)

4.      LED / 发光器件 PL quenching rate analysis

5.      LED / 发光器件 PLQY

PLQY 测量:

● PL(Photo-Luminescence,光致发光):当材料吸收光子后,电子跃迁致激发态,再回到低能态,将能量以光的形式发出。
● PLQY(Photo-Luminescence Quantum Yield, 光致发光量子产率):发光物质所放射的荧光光子数,与所吸收的激发光子数之比值。一般而言,此数值的数值愈大,代表发光物质发光愈强。
PLQY= 放射光子数/吸收光子数 (最小量测可到 0.1 %)

Principle of quantum yield measurement

钙钛矿发光样品-EL   测量:

目前钙钛矿   LED   效率发展快,但获得准确的测量数据是研究人员面临最大的挑战!
钙钛矿LED    拥有以下特性:

低亮度、衰减快

  • 50,000 cd/m2
  • LQE-100   解决方案:测试系统速度要快,才能测得高效率

发光半宽 (FWHM)   

  • OLED ~100 nm;PVSK LED ~50 nm
  • LQE-100   解决方案:需要记录发光光谱与计算光谱的失配误差

非 Lambertian 分布

  • cd/m2   转换   EQE ,换算误差大
  • LQE-100   解决方案:选配超低光强探测器,可达   0.1 cd/m2   以下的辉度侦测,亦可得到完美的   EQE   曲线

高效率红外光发展

  • 发光波长超过视函数波段,无法用光通量  (lm) 与辉度 (cd /m2) 评价


全 方 位 解 决 方 案:
LQE-100   系列,采用高功率   LED   激发光源,在高激发密度下,可快速激发样品以测量   PLQY、EQE、辐照度、辉度、CIE   等测量参数,解决研究人员面临钙钛矿   LED   低亮度、衰减快的挑战。


辉度值 单点光谱时间
高亮度:>6000 cd/m2 <50 ms
低亮度:>100 cd/m2 <100 ms
超低亮度:>10 cd/m2 <0.5 sec


钙钛矿发光样品
EnliTech Electroluminescence (EL) of Perovskite LEDs
CIE   色座标(0.218, 0.742)
CIE coordinate




EL Intensity variation with Wavelength for Perovskite LEDs
不同偏压下   EL   光谱测量
Luminance variation with Bias for Perovskite LEDs
不同偏压下辉度测量
QE variation with Bias for Perovskite LEDs
不同偏压下量子效率测量
Current Efficiency variation with Bias for Perovskite LEDs
不同电流密度下光通量测量
QE variation with Current Density for Perovskite LEDs
不同电流密度下光通量测量


QE variation with Current Density for Perovskite LEDs

不同电流密度下量子效率测量


lq-100-10.png


lq-100-11.png


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图: 软件画面



Coming soon!

Latest publications referencing PLQY EL

Efficient green light-emitting diodes based on quasi-two-dimensional composition and phase engineered perovskite with surface passivation

Xiaolei Yang, Xingwang Zhang, Jinxiang Deng, Zema Chu, Qi Jiang, Junhua Meng, Pengyang Wang, Liuqi Zhang, Zhigang Yin and Jingbi You

Nature Communications, Volume 9, Article number: 570

Coming soon!