FR3150595A1

FR3150595A1 - Procédé et système de caractérisation d’un dispositif optoélectronique

Info

Publication number: FR3150595A1
Application number: FR2306993A
Authority: FR
Inventors: Matthieu Charbonnier; Mehdi DAANOUNE; Vladimir Faifer
Original assignee: Aledia
Current assignee: Aledia
Priority date: 2023-06-30
Filing date: 2023-06-30
Publication date: 2025-01-03
Anticipated expiration: 2043-06-30
Also published as: TW202519844A; FR3150595B1; WO2025003073A1; EP4735868A1

Abstract

Titre : Procédé et système de caractérisation d’un dispositif optoélectronique L’invention a pour objet un procédé de caractérisation de dispositifs électroluminescents, comprenant : • une illumination des dispositifs électroluminescents configurée pour générer des porteurs de charge, • une acquisition d’une série d’images de luminescence émises par recombinaison des porteurs de charge dans les dispositifs électroluminescents, • une détermination, à partir de la série d’images et pour un dispositif électroluminescent donné, d’une courbe de luminescence (20) en fonction du temps, • une détermination, à partir de la courbe de luminescence (20) en fonction du temps, d’au moins un paramètre représentatif d’un délai d’électroluminescence τ, ledit délai d’électroluminescence τ correspondant sensiblement au début d’une émission de rayonnements par électroluminescence du dispositif électroluminescent donné. Figure pour l’abrégé : Fig. 3.

Description

Procédé et système de caractérisation d’un dispositif optoélectronique

La présente invention concerne le domaine des technologies pour la microélectronique et l’optoélectronique. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le contrôle sans contact de dispositifs optoélectroniques, par exemple des micro-diodes électroluminescentes à base de GaN.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Typiquement, pour former un écran d’affichage auto-émissif comprenant des pixels émettant leur propre lumière, une pluralité de dispositifs optoélectroniques de type LED (acronyme anglais de « Light Emitting Diode », c’est-à-dire diode électroluminescente) ou microLED ou encore OLED (LED organique) est requise. Ces dispositifs optoélectroniques sont d’abord au moins en partie formés collectivement sur des substrats, typiquement sous forme de wafers, puis les dispositifs sont généralement assemblés de manière individuelle, typiquement sur un support d’écran, pour fabriquer le système final, typiquement l’écran d’affichage auto-émissif.

Avant assemblage, il est important de pouvoir tester les dispositifs optoélectroniques, collectivement et/ou individuellement, notamment pour écarter les dispositifs dysfonctionnels. Cela permet d’éviter des réparations ou des remplacements ultérieurs coûteux, au niveau du système. Il est néanmoins contre-productif, voire dommageable, de former des contacts électriques sur les dispositifs optoélectroniques en vue de les tester avant assemblage. Les tests électriques par contact sont complexes à réaliser, en particulier sur des microLEDs, et augmentent la durée et le coût du procédé de fabrication. La présence des contacts électriques peut en outre être problématique pour l’assemblage ultérieur. Un retrait des contacts peut donc être requis, avec le risque d’endommager les dispositifs optoélectroniques. Une méthode de test non destructive, qui puisse être mise en œuvre facilement à différentes étapes du procédé de fabrication, est un enjeu substantiel pour la fabrication industrielle de systèmes comprenant une pluralité de dispositifs optoélectroniques de type LED.

Une solution consiste à développer des techniques de caractérisation « sans contact ». Le document US9823198B2 divulgue une solution consistant à éclairer un ensemble de LED et à mesurer une réponse de luminescence de cet ensemble de LED, par l’intermédiaire d’une photodiode. Les caractéristiques de la réponse de luminescence, en particulier dans la partie transitoire de la réponse de luminescence, sont interprétées pour déterminer une photo-tension de jonction et une efficacité quantique interne notamment. Cette solution ne permet cependant pas de caractériser individuellement des microLEDs. Cette solution ne permet pas non plus de déterminer précisément les contributions de photoluminescence et d’électroluminescence à la réponse de luminescence de l’ensemble de LEDs.

La présente invention vise à pallier au moins partiellement les inconvénients des solutions mentionnées ci-dessus.

En particulier, un objet de la présente invention est de proposer un procédé de caractérisation d’un ensemble de dispositifs électroluminescents, présentant une précision et une résolution améliorées. Un autre objet de la présente invention est de proposer un système de caractérisation d’un ensemble de dispositifs électroluminescents, permettant de mettre en œuvre le procédé de caractérisation.

Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. En particulier, certaines caractéristiques et certains avantages du procédé de caractérisation peuvent s’appliquermutatis mutandisau système de caractérisation, et réciproquement.

RESUME

Pour atteindre les objectifs mentionnés ci-dessus, un aspect concerne un procédé de caractérisation d’un ensemble de dispositifs électroluminescents arrangés en matrice sur un substrat, ledit procédé comprenant :

au moins une illumination de l’ensemble de dispositifs électroluminescents par une source de lumière configurée pour générer des porteurs de charge dans les dispositifs électroluminescents,
au moins une acquisition d’une série d’images de luminescence par un capteur configuré pour capter des rayonnements émis par recombinaison des porteurs de charge générés dans les dispositifs électroluminescents,
une détermination, à partir de la série d’images de luminescence et pour un dispositif électroluminescent donné de l’ensemble de dispositifs électroluminescents, d’une courbe de luminescence en fonction du temps,
• une détermination, à partir de la courbe de luminescence en fonction du temps, d’au moins un paramètre représentatif d’un délai d’électroluminescence τ, ledit délai d’électroluminescence τ correspondant sensiblement au début d’une émission de rayonnements par électroluminescence du dispositif électroluminescent donné.

Avantageusement, la courbe de luminescence est reconstruite à partir des données de la série d’images de luminescence acquises successivement. Typiquement, un point de la courbe de luminescence correspond à un même pixel ou à un même groupe de pixels d’une image de la série d’images. La courbe de luminescence est donc avantageusement issue d’une même zone localisée sur les images. Une pluralité de courbes de luminescence est ainsi extraite de la série d’images de luminescence. Le procédé de caractérisation est ainsi résolu spatialement et temporellement. Cela permet de caractériser distinctement plusieurs dispositifs de l’ensemble de dispositifs électroluminescents sur un même substrat, via leur courbe de luminescence. Selon une possibilité préférée, la résolution spatiale des images de luminescence de la série d’images permet de distinguer individuellement chaque dispositif électroluminescent sur le substrat. Le procédé permet ainsi d’obtenir une courbe de luminescence pour chaque dispositif électroluminescent.

La courbe de luminescence intègre essentiellement deux contributions : une contribution due à la photoluminescence et une contribution due à l’électroluminescence.

Le phénomène de photoluminescence correspond à une simple absorption-réémission de photons, par exemple directement dans un puit quantique. Les photons provenant de l’illumination sont absorbés par le dispositif, qui présente alors un état excité. Lors de la désexcitation, le dispositif va réémettre des photons, typiquement de plus basse énergie. Cette absorption-réémission de photons se fait quasiment instantanément, sans délai (le délai de réémission qui correspond au temps de vie radiatif est typiquement inférieur à la nanoseconde).

Le phénomène d’électroluminescence correspond à une émission de photons par recombinaison de porteurs de charge (électrons-trous). Le fonctionnement des dispositifs électroluminescents est basé sur ce phénomène d’électroluminescence. Le dispositif électroluminescent se comporte ici typiquement comme une capacité : lors de l’illumination, des porteurs de charge sont générés et stockés dans les bandes d’énergie jusqu’à ce qu’il y ait suffisamment de porteurs pour franchir la barrière de potentiel séparant les bandes d’énergie. Cette accumulation de porteurs sous illumination correspond à un régime transitoire du dispositif électroluminescent. Le délai d’électroluminescence τ correspond à la fin de ce régime transitoire d’accumulation de porteurs (le délai d’électroluminescence τ est significativement supérieur au temps de vie radiatif évoqué plus haut, typiquement de l’ordre de la microseconde). Lorsque les porteurs accumulés franchissent la barrière de potentiel, ils se recombinent entre eux en produisant des photons. La détermination précise du délai d’électroluminescence τ permet donc d’accéder à la contribution d’électroluminescence dans la courbe de luminescence.

Dans le cadre du développement de la présente invention, il est apparu qu’une détermination d’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ permettait avantageusement de caractériser de façon fiable les dispositifs électroluminescents.

Selon un mode de réalisation, cette détermination se fait en dérivant la courbe de luminescence. La courbe dérivée de luminescence permet de déterminer précisément le délai d’électroluminescence τ à partir duquel le dispositif électroluminescent produit effectivement une électroluminescence. Selon une possibilité, la courbe dérivée de luminescence présente sensiblement un seul pic et le délai d’électroluminescence τ correspond au maximum de ce pic. Selon une autre possibilité, la courbe dérivée de luminescence présente deux pics et le délai d’électroluminescence τ correspond à l’intervalle entre ces deux pics.

En déterminant le délai d’électroluminescence τ, les contributions de photoluminescence et d’électroluminescence peuvent être séparées. L’efficacité quantique externe peut être avantageusement estimée de façon précise et reproductible à partir du délai d’électroluminescence τ, pour chaque dispositif électroluminescent.

Selon un autre mode de réalisation, l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ correspond à un jeu de paramètres statistiques issus d’une réduction dimensionnelle de la courbe de luminescence. Ce jeu de paramètres statistiques peut ensuite être mis à profit pour déterminer l’efficacité quantique externe de chaque dispositif électroluminescent.

Un autre aspect concerne un système de caractérisation d’un ensemble de dispositifs électroluminescents arrangés en matrice sur un substrat, ledit système comprenant :

une source de lumière configurée pour générer des porteurs de charge dans les dispositifs électroluminescents,
un capteur configuré pour capter des rayonnements émis par recombinaison des porteurs de charge générés dans les dispositifs électroluminescents,
un contrôleur configuré pour contrôler une illumination de la source de lumière, et pour acquérir une série d’images de luminescence par le capteur,
un module de traitement configuré pour :
- déterminer une courbe de luminescence en fonction du temps à partir de la série d’images de luminescence et pour un dispositif électroluminescent donné de l’ensemble de dispositifs électroluminescents, et pour
- déterminer à partir de la courbe de luminescence au moins un paramètre représentatif d’un délai d’électroluminescence τ, ledit délai d’électroluminescence τ correspondant sensiblement au début d’une émission de rayonnements par électroluminescence du dispositif électroluminescent donné.

Un tel système permet avantageusement de mettre en œuvre le procédé de caractérisation décrit ci-dessus.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation de cette dernière qui sont illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :

FIG. 1LaFIG. 1illustre un signal d’excitation et une première courbe de luminescence en réponse à ce signal d’excitation, selon un mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 1LaFIG. 1illustre schématiquement un diagramme de bandes correspondant à la première courbe de luminescence illustrée à laFIG. 1.

FIG. 2LaFIG. 2illustre un signal d’excitation et une deuxième courbe de luminescence en réponse à ce signal d’excitation, selon un mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 2LaFIG. 2illustre schématiquement un diagramme de bandes correspondant à la deuxième courbe de luminescence illustrée à laFIG. 2.

FIG. 3LaFIG. 3illustre un signal d’excitation, une courbe de luminescence en réponse à ce signal d’excitation, une courbe dérivée de la courbe de luminescence, et une courbe de photo-tension, selon un mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 4LaFIG. 4illustre un signal d’excitation en escalier, une courbe de luminescence en réponse à ce signal d’excitation, et une courbe dérivée de la courbe de luminescence, selon un autre mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 5LaFIG. 5illustre une comparaison de courbes de luminescence après correction de la contribution de photoluminescence, selon un mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 6LaFIG. 6illustre différentes courbes de luminescence obtenues expérimentalement, pour différentes concentrations de magnésium, selon un mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 6LaFIG. 6illustre différentes courbes de luminescence obtenues par simulation, pour différentes concentrations de pièges donneurs, selon un mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 7LaFIG. 7illustre schématiquement un système de caractérisation, selon un premier mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 7LaFIG. 7illustre schématiquement un système de caractérisation, selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 7LaFIG. 7illustre schématiquement un système de caractérisation, selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.

FIG. 8 FIG. 8 FIG. 8Les figures 8A, 8B, 8C illustrent une série d’images de luminescence acquises successivement sur un ensemble de microLEDs, selon un mode de réalisation de la présente invention.

Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, il est rappelé que l’invention selon son premier aspect comprend notamment les caractéristiques optionnelles ci-après pouvant être utilisées en association ou alternativement :

Selon un exemple, la détermination de l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ comprend une dérivation de la courbe de luminescence de sorte à obtenir une courbe dérivée de luminescence, l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ étant un intervalle ΔT entre une origine de temps et un temps caractéristique correspondant à un maximum de ladite courbe dérivée de luminescence.

Selon un exemple, le procédé comprend en outre, après détermination de l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ, un calcul d’efficacité quantique externe EQE selon :

Où L_ELest une contribution d’électroluminescence à une luminescence totale, et ΔT l’intervalle représentatif du délai d’électroluminescence τ.

Selon un exemple, l’au moins une illumination se présente sous forme d’un signal en escalier comprenant deux marches. Le signal en escalier permet de conserver une charge dans le dispositif électroluminescent. Selon un exemple, l’au moins une illumination se présente sous forme d’un signal pulsé. Le signal pulsé comprend typiquement au moins deux pics suffisamment rapprochés pour conserver une charge dans le dispositif électroluminescent. La conservation d’une charge dans le dispositif permet de s’affranchir d’un biais de mesure lié à une initiation de la charge dans le dispositif. La mesure du délai d’électroluminescence τ est plus fiable. La précision sur la mesure du délai d’électroluminescence τ est améliorée.

Selon un exemple, la courbe dérivée de luminescence présente au moins un premier pic et un deuxième pic successifs, l’origine de temps étant prise au niveau du premier pic et le temps caractéristique étant pris au niveau du deuxième pic pour déterminer l’intervalle ΔT. L’intervalle ΔT correspond à l’intervalle entre les premier et deuxième pics. Le premier pic de la courbe dérivée de luminescence est typiquement lié à la première marche du signal en escalier d’illumination, ou à un premier pic du signal pulsé d’illumination. Le deuxième pic de la courbe dérivée de luminescence est typiquement lié à la deuxième marche du signal en escalier d’illumination, ou à un deuxième pic du signal pulsé d’illumination.

Selon un exemple, la détermination de l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ comprend une réduction de dimensionnalité de la courbe de luminescence, par exemple par un premier algorithme, configurée pour générer un jeu de paramètres statistiques permettant de conserver au moins 90%, de préférence au moins 95%, et de préférence au moins 99% de la variance de la courbe de luminescence. Ce type de traitement peut avantageusement être effectué par apprentissage automatique (machine learning). Le jeu de paramètres statistiques issu de ce traitement présente des corrélations avec le délai d’électroluminescence τ, et en particulier avec une dérivée temporelle du délai d’électroluminescence τ. Une corrélation de Pearson de l’ordre de 86% peut par exemple être obtenue entre certains paramètres du jeu de paramètres statistiques et la dérivée temporelle du délai d’électroluminescence τ.

Selon un exemple, le procédé comprend en outre un calcul d’efficacité quantique externe EQE à partir du jeu de paramètres statistiques, par un deuxième algorithme typiquement basé sur un apprentissage automatique.

Selon un exemple, l’au moins une acquisition est configurée de sorte que lesdites images de la série d’images présentent :

une résolution spatiale telle que les dispositifs électroluminescents soient individuellement résolus sur lesdites images de luminescence,
une résolution temporelle inférieure à une durée d’une phase d’émission transitoire des dispositifs électroluminescents.

Cela permet de reconstruire une courbe de luminescence pour chaque dispositif électroluminescent de l’image, avec une résolution temporelle suffisante pour rendre compte de la phase d’émission transitoire des dispositifs électroluminescents.

Selon un exemple, l’au moins une acquisition est configurée de sorte que la série d’images de luminescence comprenne au moins cinq images de luminescence lors de la phase d’émission transitoire des dispositifs électroluminescents.

Selon un exemple, l’au moins une acquisition de la série d’images de luminescence est effectuée avec un temps d’acquisition inférieur ou égal à 500 ns pour chaque image de la série d’images de luminescence.

Selon un exemple, les images de luminescence présentent une résolution spatiale inférieure ou égale au micromètre.

Selon un exemple, l’au moins une illumination comprend une pluralité de pulses d’illuminations. Selon un exemple, l’au moins une acquisition comprend une pluralité de séries d’images de luminescence, lesdites séries étant synchronisées vis-à-vis des pulses d’illumination. Cela permet d’obtenir in fine une courbe dérivée de luminescence présentant plusieurs pics correspondant aux différents pulses d’illumination. Le délai d’électroluminescence τ peut être pris entre deux pics consécutifs de la courbe dérivée de luminescence. La mesure du délai d’électroluminescence τ se fait ainsi de façon relative. Cela permet de s’affranchir d’éventuels délais liés au système de mesure, par exemple dus aux lignes de transmission des signaux. Cela permet d’éviter d’éventuels biais de mesure liés à des charges résiduelles des dispositifs. La mesure du délai d’électroluminescence τ est plus fiable. La précision sur la mesure du délai d’électroluminescence τ est améliorée.

Selon un exemple l’au moins une illumination comprend une pluralité de pulses d’illuminations. Selon un exemple l’au moins une acquisition d’une série d’image comprend l’acquisition d’une image de luminescence associée à chaque pulse de la pluralité de pulses d’illumination. Selon un exemple chaque acquisition est effectuée à un instant ti = t0 + i*δt où t0 est le début d’un pulse d’illumination de la pluralité de pulses d’illuminations, avec 50 ns ≤ δt ≤ 500 ns, pour i variant de 1 à n.

Selon un exemple l’au moins une, ou le cas échéant chaque acquisition est effectuée après une série de deux pulses d’illuminations consécutifs.

Selon un exemple l’au moins une illumination comprend une pluralité de pulses d’illuminations, et l’au moins une acquisition d’une série d’image comprend n acquisitions d’une image de luminescence chacune, chaque acquisition étant effectuée à un instant ti = t0 + i*δt où t0 est le début d’un pulse d’illumination de la pluralité de pulses d’illuminations, avec 50 ns ≤ δt ≤ 500 ns, pour i variant de 1 à n. Les pulses d’illuminations sont typiquement identiques entre eux. Cela permet d’acquérir une série d’images présentant différents intervalles temporels vis-à-vis de l’instant t0 correspondant à un début de pulse d’illumination. Cela permet de reconstruire virtuellement une fréquence d’acquisition suffisamment élevée pour obtenir une pluralité d’images lors de la phase d’émission transitoire des dispositifs électroluminescents.

Selon un exemple, chaque acquisition est effectuée après une série de deux pulses d’illuminations consécutifs. Le premier pulse de cette série permet de charger et décharger proprement le dispositif électroluminescent. Cela permet d’évacuer d’éventuelles charges résiduelles dans le dispositif. Cela permet de contrôler un état de charge initial de façon reproductible. Ce premier pulse correspond à un pulse de conditionnement, effectué sans acquisition. Le deuxième pulse de cette série est celui à partir duquel est effectué l’acquisition d’images. Cela permet d’éviter d’éventuels biais de mesure liés à des charges résiduelles des dispositifs. La mesure du délai d’électroluminescence τ est plus fiable. La précision sur la mesure du délai d’électroluminescence τ est améliorée.

Selon un exemple, l’illumination comprend deux premiers pulses de même puissance suivis d’une pluralité de pulses de puissance croissante.

Selon un exemple :

l’au moins une illumination se présente sous forme d’un premier signal en escalier comprenant deux marches,
la courbe de luminescence se présente sous forme d’un deuxième signal en escalier comprenant deux marches,
la courbe dérivée de luminescence présente deux pics correspondant aux deux marches de la courbe de luminescence,
la détermination du délai d’électroluminescence τ se fait entre les deux pics de la courbe dérivée de luminescence.

La mesure du délai d’électroluminescence τ se fait également de façon relative. Cela permet de s’affranchir d’éventuels délais liés au système de mesure, par exemple dus aux lignes de transmission des signaux. Cela permet d’éviter d’éventuels biais de mesure liés à des charges résiduelles des dispositifs. La mesure du délai d’électroluminescence τ est plus fiable. La précision sur la mesure du délai d’électroluminescence τ est améliorée.

Selon un exemple, la partie de la courbe de luminescence située avant le délai d’électroluminescence τ est identifiée comme étant une contribution de photoluminescence, et la partie de la courbe de luminescence située après le délai d’électroluminescence τ est identifiée comme étant une somme d’une contribution d’électroluminescence et de la contribution de photoluminescence. Selon un exemple, le procédé comprend en outre, après détermination du délai d’électroluminescence τ, une soustraction de la contribution de photoluminescence à la courbe de luminescence du dispositif électroluminescent donné. Cela permet de comparer et de hiérarchiser les performances d’électroluminescence des différents dispositifs électroluminescents entre eux, sans biais dû à la photoluminescence.

Selon un exemple, l’efficacité quantique externe est calculée comme étant le produit de la contribution d’électroluminescence et du délai d’électroluminescence τ.

Selon un exemple, le capteur présente une taille de pixel inférieure à une dimension caractéristique des dispositifs électroluminescents. Selon un exemple, le capteur présente une résolution spatiale inférieure ou égale au micromètre.

Selon un exemple, le capteur présente une résolution temporelle inférieure ou égal à 500 ns.

Selon un exemple, la source de lumière est pulsée. Selon un exemple, le contrôleur est configuré pour synchroniser l’acquisition de séries d’images de luminescence par le capteur avec des pulses d’illumination de la source de lumière pulsée.

Selon un exemple, le système comprend en outre un dispositif de suivi configuré pour suivre une dérive dans le temps de l’illumination par la source de lumière. Selon un exemple, le contrôleur est configuré pour compenser ou prendre en compte ladite dérive.

Selon un exemple, le système comprend en outre une photodiode configurée pour acquérir un signal de luminescence moyen émis par l’ensemble des dispositifs électroluminescents, non résolu spatialement, ladite photodiode présentant une résolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde. Le signal de luminescence moyen acquis sur l’ensemble des dispositifs électroluminescents permet d'augmenter le rapport signal/bruit et d'améliorer la précision de la mesure de l'intensité, du délai et de l'EQE moyen.

Selon un exemple, le système comprend en outre un module de mesure de tension photo-induite dans les dispositifs électroluminescents, l’ensemble de dispositifs électroluminescents comprenant des premières électrodes, et ledit module comprenant des deuxièmes électrodes configurées pour former un couplage capacitif avec les premières électrodes, de manière à mesurer une tension photo-induite dans les dispositifs électroluminescents. Cela permet d’avoir une mesure directe de la tension photo-induite. La corrélation entre le délai d’électroluminescence τ et la tension photo-induite est améliorée.

Selon un exemple, la tension photo-induite est estimée à 1/τ.

Selon un exemple, un critère de qualité de luminescence est affecté aux dispositifs électroluminescents en fonction du délai d’électroluminescence τ. Par exemple, pour un ensemble de dispositifs électroluminescents, les dispositifs électroluminescents présentant un délai d’électroluminescence supérieur ou égal à 70% du délai d’électroluminescence τ maximal sont considérés comme étant fonctionnels. Les autres dispositifs peuvent être triés et/ou rejetés. Cela permet d’obtenir un sous-ensemble de dispositifs électroluminescents présentant une bonne homogénéité de performance autour d’une performance nominale. Le délai d’électroluminescence τ maximal est le délai d’électroluminescence τ le plus élevé qui a été déterminé parmi les dispositifs électroluminescents de l’ensemble de dispositifs électroluminescents.

Sauf incompatibilité, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre exemplaire et non limitatif, de manière à former un autre mode de réalisation qui n’est pas nécessairement illustré ou décrit. Un tel mode de réalisation n’est évidemment pas exclu de l’invention.

Dans la présente invention, le procédé est en particulier dédié à la caractérisation sans contact de dispositifs électroluminescents, en particulier des dispositifs de dimensions micrométriques tels que des diodes électroluminescentes (LED). Les LEDs ou microLEDs individuelles présentent typiquement des dimensions, en projection dans un plan de base xy, par exemple comprises entre 2,5 µm X 2,5 µm et 50 µm X 50 µm.

L’invention peut être mise en œuvre plus largement pour différents dispositifs optoélectroniques. L’invention peut par exemple être mise en œuvre dans le cadre de dispositifs laser.

Les étapes du procédé telles que revendiquées s’entendent au sens large et peuvent éventuellement être réalisées en plusieurs sous-étapes.

Plusieurs modes de réalisation de l’invention mettant en œuvre des étapes successives du procédé de réalisation sont décrits ci-après. Sauf mention explicite, l’adjectif « successif » n’implique pas nécessairement, même si cela est généralement préféré, que les étapes se suivent immédiatement, des étapes intermédiaires pouvant les séparer.

Par ailleurs, le terme « étape » ne signifie pas obligatoirement que les actions menées durant une étape soient simultanées ou immédiatement successives. Certaines actions d’une première étape peuvent notamment être suivies d’actions liées à une étape différente, et d’autres actions de la première étape peuvent être reprises ensuite. Ainsi, le terme étape ne s’entend pas forcément d’actions unitaires et inséparables dans le temps et dans l’enchaînement des phases du procédé.

Dans la présente demande de brevet, les termes « diode électroluminescente », « LED » ou simplement « diode » sont employés en synonymes. Une « LED » peut également s’entendre d’une « micro-LED » voire d’une LED associée à sa propre électronique de commande (smart LED), le cas échéant.

Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient, lorsqu’ils se rapportent à une valeur, « à 10% près » de cette valeur.

Dans la présente demande de brevet, la courbe de luminescence peut correspondre à un flux ou une puissance lumineuse, ou encore une intensité d’émission du dispositif ou d’un ensemble de dispositifs, en fonction du temps.

LaFIG. 1illustre une courbe d’excitation 10 correspondant à l’illumination d’un premier dispositif électroluminescent, et une première courbe de luminescence 20 correspondant à la réponse de ce premier dispositif à l’illumination. Les courbes 10, 20 sont fonction du temps et sont superposées selon une échelle de flux lumineux normalisée, de façon à les comparer. La courbe d’excitation 10 se présente sous forme d’un créneau ou d’une marche d’escalier. L’illumination atteint sans délai son flux lumineux maximum, elle est quasiment instantanée. Le moment t₀où débute l’illumination peut être précisément déterminé sans difficulté sur cette courbe d’excitation 10 en créneau, à 10^-7s près. La première courbe de luminescence 20 présente une première partie pendant laquelle le flux lumineux est quasi-nul, une deuxième partie où le flux lumineux augmente progressivement, et une troisième partie où le flux lumineux se stabilise autour d’une valeur nominale. La première partie correspond à une phase d’accumulation des porteurs photo-générés dans les bandes de conduction et de valence ; la deuxième parie correspond à une phase de régime transitoire où les porteurs accumulés commencent à se recombiner en émettant des photons ; la troisième parie correspond à une phase de régime établi où les porteurs se recombinent en émettant des photons. Une telle courbe de luminescence 20 correspond typiquement à un phénomène d’électroluminescence du premier dispositif.

LaFIG. 1illustre un diagramme de bandes correspondant schématiquement au phénomène d’électroluminescence décrit en référence à laFIG. 1. Dans un dispositif électroluminescent comprenant une jonction P-N entre une région de type P et une région de type N, les niveaux de Fermi E_Fde ces régions s’alignent et on observe une courbure des bandes de conduction BC et de valence BV au niveau de la jonction. Un puit quantique est ici représenté au milieu de la jonction. Lorsque la bande de conduction est suffisamment remplie, les électrons - peuvent passer par le puit quantique pour se recombiner avec les trous + de la bande de valence, ce qui produit une électroluminescence. Un tel dispositif électroluminescent est donc fonctionnel.

LaFIG. 2illustre une courbe d’excitation 10 correspondant à l’illumination d’un deuxième dispositif électroluminescent, et une deuxième courbe de luminescence 20 correspondant à la réponse de ce deuxième dispositif à l’illumination. Comme précédemment, les courbes 10, 20 sont fonction du temps et sont superposées selon une échelle de flux lumineux normalisée, de façon à les comparer. La courbe d’excitation 10 se présente sous forme d’un créneau ou d’une marche d’escalier. L’illumination atteint sans délai son flux lumineux maximum, elle est quasiment instantanée, à t₀. La deuxième courbe de luminescence 20 présente sensiblement la même forme que la courbe d’excitation 10. La luminescence atteint sans délai son flux lumineux maximum, elle est quasiment instantanée, à t₀. Une telle courbe de luminescence 20 correspond typiquement à un phénomène unique de photoluminescence du deuxième dispositif (pas de phénomène d’électroluminescence).

LaFIG. 2illustre un diagramme de bandes correspondant schématiquement au phénomène de photoluminescence décrit en référence à laFIG. 2. Comme précédemment, les niveaux de Fermi E_Fdes régions de type P et de type N s’alignent et on observe une courbure des bandes de conduction BC et de valence BV au niveau de la jonction. Un puit quantique est ici représenté au bord de la jonction. Dans ce cas, la bande de conduction est instantanément remplie et les électrons - peuvent passer par le puit quantique pour se recombiner avec les trous + de la bande de valence sans délai, ce qui produit une photoluminescence. Le puit quantique est mal positionné vis-à-vis de la jonction. Le phénomène d’électroluminescence n’a pas lieu. Un tel dispositif électroluminescent n’est donc pas fonctionnel.

Dans le cadre de la présente invention, il a ainsi été observé que le délai au bout duquel apparaît la luminescence peut être utilisé pour caractériser les dispositifs électroluminescents fonctionnels et non fonctionnels. Un enjeu consiste à déterminer précisément le délai d’électroluminescence τ propre à chaque dispositif électroluminescent.

LaFIG. 3illustre une possibilité préférée pour déterminer le délai d’électroluminescence τ. Comme précédemment, les courbes d’excitation 10 et de luminescence 20 sont superposées. L’instant t₀correspond au début de l’illumination. La courbe de luminescence 20 est obtenue par simulation sur un dispositif électroluminescent à caractériser. La courbe 30 correspond à une courbe de tension photo-induite obtenue par simulation sur un dispositif électroluminescent idéal, du même type que celui à caractériser. La courbe de tension photo-induite 30 présente trois parties. La première partie où la tension est quasi-nulle correspond typiquement à l’accumulation de porteurs au bas de la bande de conduction : le champ électrique reste nul au niveau de la jonction. La deuxième partie où la tension augmente progressivement correspond typiquement au remplissage de la bande de conduction par les porteurs jusqu’au niveau d’énergie du puit quantique : le dispositif se comporte comme une capacité. La troisième partie où la tension se stabilise autour d’une valeur nominale correspond au déversement des porteurs à travers le puit quantique : le champ électrique n’évolue plus. La transition entre la deuxième partie et la troisième partie de la courbe de tension photo-induite 30 correspond au début de l’électroluminescence, lorsque les électrons déversés dans le puit quantique se recombinent avec les trous de la bande de valence. L’intervalle entre l’instant t₀et le moment de cette transition correspond donc au délai d’électroluminescence τ.

En pratique, il a été avantageusement observé que le moment de cette transition correspond au sommet du pic de la courbe dérivée 21 de la courbe de luminescence 20. Ainsi, il n’est pas nécessaire d’effectuer des simulations complexes pour déterminer le délai d’électroluminescence τ. Selon l’invention, on effectue une dérivation par rapport au temps de la courbe de luminescence 20 pour obtenir la courbe dérivée de luminescence 21. Selon une première possibilité, le délai d’électroluminescence τ est déterminé à partir de cette courbe dérivée de luminescence 21, comme étant l’intervalle entre l’instant t₀et le sommet du pic de la courbe dérivée de luminescence 21.

LaFIG. 4illustre une deuxième possibilité pour déterminer le délai d’électroluminescence τ. Dans cette variante, la courbe d’excitation 10 se présente sous forme d’un signal en escalier comprenant deux marches. En réponse, la courbe de luminescence 20 se présente également sous forme d’un escalier comprenant deux marches M1, M2. Les marches du signal de la courbe d’excitation 10 sont de préférence configurées de façon que les marches M1, M2 de la courbe de luminescence 20 soient de largeur et/ou de hauteur différentes. En particulier, l’illumination est configurée de sorte que la première marche M1 soit relativement plus petite que la deuxième marche M2. La première marche M1 correspond typiquement à l’initiation d’un état de charge dans le dispositif électroluminescent. La deuxième marche M2 correspond typiquement au phénomène d’électroluminescence du dispositif.

Dans ce cas, la courbe dérivée de luminescence 21 présente deux pics P1, P2 correspondant respectivement aux deux marches M1, M2 de la courbe de luminescence 20. La détermination du délai d’électroluminescence τ se fait ici entre les sommets des deux pics P1, P2 de la courbe dérivée de luminescence 21. La détermination du délai d’électroluminescence τ se fait ici de façon relative. Cela permet de s’affranchir d’éventuels délais liés au système d’illumination et/ou de mesure, par exemple liés aux pertes dans les lignes de transmission. Cela permet également de contrôler l’état du dispositif électroluminescent lors de la mesure. En particulier, on s’assure que le dispositif électroluminescent fonctionne entre deux états de charge contrôlés. Les charges résiduelles sont neutralisées. Cela permet d’éviter d’éventuels biais de mesure. La mesure du délai d’électroluminescence τ est plus fiable et plus précise.

D’autres variantes sont également possibles. Selon un exemple, l’illumination est pulsée, la courbe d’excitation 10 se présente sous forme de créneaux. La courbe de luminescence 20 peut également se présenter sous forme de créneaux. La courbe dérivée de luminescence 21 présente alors une pluralité de pics. La détermination du délai d’électroluminescence τ peut également se faire de façon relative dans ce cas. La durée et/ou l’intensité des créneaux de la courbe d’excitation peuvent varier.

Après détermination du délai d’électroluminescence τ, il est possible de retrancher à la luminescence totale du dispositif la contribution de luminescence survenant avant le délai d’électroluminescence τ. Une telle contribution provient essentiellement du phénomène de photoluminescence. Il est ainsi possible de corriger la courbe de luminescence de façon à apprécier la seule contribution d’électroluminescence du dispositif.

LaFIG. 5illustre une comparaison de courbes de luminescence en fonction de la tension photo-induite V_PV, après correction de la contribution de photoluminescence.

Comme indiqué précédemment, la tension photo-induite est liée à la capacité du dispositif électroluminescent à stocker une charge Q dans le temps. Le dispositif s’apparente ainsi à un réservoir de charges. Plus le réservoir est grand, plus le temps nécessaire au remplissage du réservoir est long. La tension photo-induite V_PVest donc inversement proportionnelle au temps nécessaire au remplissage. La valeur de la tension V_bià partir de laquelle l’électroluminescence apparaît (c’est-à-dire lorsque le réservoir déborde, par analogie) est inversement proportionnelle au délai d’électroluminescence τ. Avant la valeur de tension V_bi, seule la photoluminescence contribue à la luminescence du dispositif. Après la valeur de tension V_bi, l’électroluminescence contribue, en plus de la photoluminescence, à la luminescence du dispositif.

Sur laFIG. 5, la courbe 20a correspond à une courbe de luminescence d’un premier dispositif avant correction de la contribution de photoluminescence. La courbe 20a* correspond à la courbe de luminescence du premier dispositif après correction de la contribution de photoluminescence. La courbe 20b correspond à une courbe de luminescence d’un deuxième dispositif avant correction de la contribution de photoluminescence. La courbe 20b* correspond à la courbe de luminescence du deuxième dispositif après correction de la contribution de photoluminescence. Les courbes 20b, 20b* sont sensiblement superposées parce que la courbe 20b ne présente pas de contribution de photoluminescence. Avant correction, en se basant sur la luminescence totale des dispositifs, le premier dispositif semble plus performant que le deuxième dispositif. Lorsque l’on retranche la contribution de photoluminescence cependant, il apparaît que le deuxième dispositif est plus performant que le premier dispositif. Dans certains cas, la contribution de photoluminescence peut être suffisamment significative pour biaiser le résultat de la caractérisation sans contact, sous illumination. Selon une possibilité préférée, le procédé de caractérisation comprend une étape de correction des courbes de luminescence par soustraction de la contribution de photoluminescence. Cela permet d’évaluer les performances d’électroluminescence des dispositifs électroluminescents. Les dispositifs électroluminescents peuvent être classés et/ou triés en fonction de leurs performances d’électroluminescence.

Après détermination du délai d’électroluminescence τ, il est également possible d’estimer l’efficacité quantique externe EQE du dispositif, d’après la relation suivante :

Où L est la luminescence totale, L_ELest la contribution d’électroluminescence, L_PLest la contribution de photoluminescence, I est un courant électrique dans le dispositif, V est une tension électrique dans le dispositif, V_biest la tension photo-induite d’électroluminescence, et τ le délai d’électroluminescence.

En soustrayant ou en négligeant la contribution de photoluminescence, l’EQE se calcule directement par le produit entre le flux d’électroluminescence et le délai d’électroluminescence τ. La méthode indiquée pour la détermination du délai d’électroluminescence τ étant fiable et précise, le calcul de l’EQE est également fiable et précis, en particulier dans le but de classer les performances relatives de différents dispositifs électroluminescents.

La courbe dérivée de luminescence 21 peut également être avantageusement mise à profit pour obtenir d’autres informations sur le dispositif à caractériser. Dans ce qui suit, une simple illumination est mise en œuvre. La courbe dérivée de luminescence attendue devrait donc présenter un seul pic.

LaFIG. 6présente différentes courbes dérivées de luminescence 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f obtenues expérimentalement pour différents dispositifs électroluminescents à base de GaN présentant une concentration en magnésium Mg variable. La concentration en magnésium Mg augmente ici progressivement entre la courbe 21a et la courbe 21f. Les courbes dérivées de luminescence 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f présentent de façon surprenante deux pics. Le premier pic P1a, P1b, P1c… diminue progressivement lorsque la concentration en magnésium Mg augmente. Il apparaît globalement au même moment t₁. Le deuxième pic P2a, P2b, P2c…reste sensiblement constant. Il se décale progressivement dans le temps lorsque la concentration en magnésium Mg augmente. Dans le GaN, le magnésium permet typiquement de compenser les pièges donneurs de type (V_Ga– O)^2-ou plus généralement une impureté de type oxygène. En augmentant la concentration en magnésium Mg, la concentration de pièges donneurs diminue.

LaFIG. 6présente différentes courbes dérivées de luminescence 21as, 21bs, 21cs, 21ds, obtenues par simulation pour différents dispositifs électroluminescents présentant une concentration en piège donneur variable. La concentration en piège donneur diminue progressivement entre la courbe 21as et la courbe 21ds. Le comportement des différents pics des courbes simulées 21as, 21bs, 21cs, 21ds est similaire au comportement observé pour les pics des courbes expérimentales 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f. Cela tend à confirmer que le premier pic est dans ce cas lié à la concentration en piège donneur du dispositif. L’utilisation des courbes dérivées de luminescence peut ainsi renseigner qualitativement sur une concentration en piège donneur significative ou non dans le dispositif. Ces courbes dérivées de luminescence peuvent renseigner sur d’autres caractéristiques des dispositifs, par exemple sur un dopage résiduel du dispositif.

En pratique, les wafers (en tant que substrats) à inspecter par luminescence comprennent des ensembles plus ou moins denses de dispositifs électroluminescents. Il est donc souhaitable que le procédé de caractérisation permette d’extraire les courbes de luminescence pour chaque dispositif individuel. Une caractérisation globale n’est pas adaptée. Une caractérisation locale par cartographie des différents dispositifs est longue et peut être confrontée à des problèmes de dérive. Dans le cadre de la présente invention, une caractérisation locale des différents dispositifs par imagerie résolue spatialement et temporellement a été développée. Les courbes de luminescence sont reconstruites à partir d’une série d’images successives de la même zone du wafer, en extrayant les valeurs de luminescence d’un même pixel ou d’un même groupe de pixels de chaque image.

Les figures 7A, 7B, 7C illustrent schématiquement différents modes de réalisation d’un système de caractérisation permettant de mettre en œuvre le procédé de caractérisation par imagerie de luminescence résolue spatialement et temporellement. En particulier, une caméra à haute résolution spatiale (submicronique) est intégrée au système. Cette caméra est une caméra rapide permettant d’acquérir des images avec un temps d’acquisition très court (inférieur à 500ns) et un délai d'exposition précis (<10ns de décalage). Selon une possibilité, la caméra permet d’acquérir des images avec une fréquence élevée (de 2 à 30 images en une microseconde) depuis le début de l’illumination. Cela permet d’acquérir après un seul pulse d’illumination une série de plusieurs images lors de la phase d’émission transitoire des dispositifs électroluminescents. Selon une autre possibilité, si la caméra ne permet pas une fréquence d’acquisition élevée, chaque image de la série d’images est acquise après différents pulses d’illumination identiques, à intervalles de temps différents depuis le début du pulse d’illumination servant au déclenchement de l’acquisition. Par exemple, une première image est acquise à t0 + δt après un premier pulse d’illumination. Puis une deuxième image est acquise à t0 + 2.δt après un deuxième pulse d’illumination identique au premier pulse d’illumination. Puis une troisième image est acquise à t0 + 3.δt après un troisième pulse d’illumination identique au premier et deuxième pulses d’illumination. Cette séquence est poursuivie jusqu’à l’acquisition d’une n-ième image à t0 + n.δt après un n-ième pulse d’illumination. Des pulses d’illumination intermédiaires, entre les pulses d’illumination servant à déclencher les acquisitions d’images, peuvent être effectués de manière à conditionner un état de charge/décharge des dispositifs électroluminescents par exemple. Ces pulses intermédiaires peuvent présenter des puissances lumineuses différentes des pulses d’illumination servant au déclenchement des acquisitions.

Le système illustré à laFIG. 7comprend de préférence :

une source de lumière 1 configurée pour illuminer les dispositifs électroluminescents du wafer 2, en générant des porteurs de charge dans ces dispositifs. La source de lumière 1 est typiquement monochromatique ou quasi-monochromatique, avec une longueur d’onde d’émission λ centrée dans l’UV proche, par exemple λ = 365 nm. La source de lumière 1 peut être pulsée,
un capteur 3 configuré pour acquérir des images de luminescence des dispositifs électroluminescents. Ce capteur 3 est typiquement une caméra présentant une résolution spatiale inférieure ou égale à 1 µm, avec un temps d’acquisition inférieur ou égal à 500 ns,
un contrôleur 4 configuré pour contrôler l’illumination du wafer 2 et l’acquisition des images de luminescence.

Le système comprend ou est relié à un module de traitement configuré pour reconstruire les courbes de luminescence en fonction du temps à partir de la série d’images de luminescence, typiquement à partir d’une série de pixels issus de la série d’images. Le module de traitement peut être configuré pour calculer les courbes dérivées des courbes de luminescence.

Le système peut également comprendre des éléments d’optiques, tels qu’un miroir dichroïque 5, un objectif 6 et une ou plusieurs lentilles 7. Le système peut également comprendre un module de synchronisation 8 entre la source de lumière 1 et le capteur 3, de façon à synchroniser l’illumination et l’acquisition des images.

Le système illustré à laFIG. 7comprend en outre un dispositif ou module de suivi 9 configuré pour suivre dans le temps les caractéristiques de l’illumination par la source de lumière 1. Ce module de suivi 9 peut comprendre en outre une photodiode 90 permettant d’améliorer la détection temporelle du début d’illumination. Le module de suivi 9 peut également comprendre un dispositif de mesure de puissance lumineuse 91 configuré pour suivre les fluctuations de la source de lumière 1. Cela permet de suivre une éventuelle dérive au cours du temps des caractéristiques de l’illumination. Le contrôleur 4 peut être configuré pour compenser ou prendre en compte cette dérive.

Le système illustré à laFIG. 7comprend en outre une détection de luminescence moyenne du wafer 2. Cette détection met en œuvre un séparateur de faisceau 92 et une photodiode 93 présentant une résolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde. La photodiode 93 est typiquement configurée pour acquérir un signal de luminescence moyen émis par l’ensemble des dispositifs électroluminescents, non résolu spatialement. La photodiode 93 est typiquement reliée au dispositif de mesure de puissance lumineuse 91.

Les figures 8A, 8B, 8C illustrent une série d’images de luminescence acquises successivement sur un ensemble de microLEDs. La durée d’acquisition des images est de 200 ns. L’image présentée à laFIG. 8correspond à une acquisition effectuée entre 1 µs et 1,2 µs après le début de l’illumination. L’image présentée à laFIG. 8correspond à une acquisition effectuée entre 1,5 µs et 1,7 µs après le début de l’illumination. L’image présentée à laFIG. 8correspond à une acquisition effectuée entre 2 µs et 2,2 µs après le début de l’illumination. L’illumination est constante pour chacune des trois images. Sur l’image de laFIG. 8, seuls quelques points lumineux sont visibles. Ces points lumineux correspondent à des microLEDs qui émettent une luminescence relativement tôt, prématurément vis-à-vis de la grande majorité de microLEDs « noires » qui composent l’image. Ces microLEDs « blanches » n’ont pas ou peu de capacité à accumuler des charges, elles sont typiquement non fonctionnelles. Sur l’image de laFIG. 8, la majorité des microLEDs commence à émettre une luminescence. A ce stade, on observe une légère variation de luminescence au niveau de l’ensemble des microLEDs. Cela peut traduire une légère inhomogénéité dans les performances individuelles des microLEDs. Sur l’image de laFIG. 8, les variations de luminescence sont moins prononcées. La matrice de microLEDs est globalement homogène.

Comme illustré au travers des exemples précédents, le système et le procédé de caractérisation selon l’invention permettent avantageusement d’évaluer sans contact les performances de chaque microLED d’un ensemble de microLEDs, et d’identifier individuellement les microLEDs non fonctionnelles ou défectueuses.

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits.

Claims

Procédé de caractérisation d’un ensemble de dispositifs électroluminescents arrangés en matrice sur un substrat (2), ledit procédé comprenant :
au moins une illumination de l’ensemble de dispositifs électroluminescents par une source de lumière (1) configurée pour générer des porteurs de charge dans les dispositifs électroluminescents,

au moins une acquisition d’une série d’images de luminescence par un capteur (3) configuré pour capter des rayonnements émis par recombinaison des porteurs de charge générés dans les dispositifs électroluminescents,

une détermination, à partir de la série d’images de luminescence et pour un dispositif électroluminescent donné de l’ensemble de dispositifs électroluminescents, d’une courbe de luminescence (20) en fonction du temps,

une détermination, à partir de la courbe de luminescence (20) en fonction du temps, d’au moins un paramètre représentatif d’un délai d’électroluminescence τ, ledit délai d’électroluminescence τ correspondant sensiblement au début d’une émission de rayonnements par électroluminescence du dispositif électroluminescent donné.
Procédé selon la revendication précédente dans lequel la détermination de l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ comprend :
une dérivation de la courbe de luminescence (20) de sorte à obtenir une courbe dérivée de luminescence (21), l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ étant un intervalle ΔT entre une origine de temps et un temps caractéristique correspondant à un maximum de ladite courbe dérivée de luminescence (21).
Procédé selon la revendication précédente comprenant en outre, après détermination de l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ, un calcul d’efficacité quantique externe EQE selon :

où L_ELest une contribution d’électroluminescence à une luminescence totale, et ΔT l’intervalle représentatif du délai d’électroluminescence τ.
Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3 dans lequel la courbe dérivée de luminescence (21) présente au moins un premier pic et un deuxième pic successifs, l’origine de temps étant prise au niveau du premier pic et le temps caractéristique étant pris au niveau du deuxième pic pour déterminer l’intervalle ΔT.
Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’au moins une illumination se présente sous forme d’un signal en escalier comprenant deux marches ou d’un signal pulsé.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la détermination de l’au moins un paramètre représentatif du délai d’électroluminescence τ comprend :
une réduction de dimensionnalité de la courbe de luminescence (20), par exemple par un premier algorithme, configurée pour générer un jeu de paramètres statistiques permettant de conserver au moins 90%, de préférence au moins 95%, et de préférence au moins 99% de la variance de la courbe de luminescence (20).
Procédé selon la revendication précédente comprenant en outre un calcul d’efficacité quantique externe EQE à partir du jeu de paramètres statistiques, par un deuxième algorithme typiquement basé sur un apprentissage automatique.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’au moins une acquisition est configurée de sorte que lesdites images de la série d’images présentent :
une résolution spatiale telle que les dispositifs électroluminescents soient individuellement résolus sur lesdites images de luminescence,

une résolution temporelle inférieure à une durée d’une phase d’émission transitoire des dispositifs électroluminescents.
Procédé selon la revendication précédente dans lequel l’au moins une acquisition est configurée de sorte que la série d’images de luminescence comprenne au moins cinq images de luminescence lors de la phase d’émission transitoire des dispositifs électroluminescents.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’au moins une acquisition de la série d’images de luminescence est effectuée avec un temps d’acquisition inférieur ou égal à 500 ns pour chaque image de la série d’images de luminescence.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les images de luminescence présentent une résolution spatiale inférieure ou égale au micromètre.
Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’au moins une illumination comprend une pluralité de pulses d’illuminations, et dans lequel l’au moins une acquisition d’une série d’image comprend l’acquisition d’une image de luminescence associée à chaque pulse de la pluralité de pulses d’illumination.
Procédé selon la revendication 12, dans lequel chaque acquisition est effectuée à un instant ti = t0 + i*δt où t0 est le début d’un pulse d’illumination de la pluralité de pulses d’illuminations, avec 50 ns ≤ δt ≤ 500 ns, pour i variant de 1 à n.
Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’au moins une, ou le cas échéant chaque acquisition est effectuée après une série de deux pulses d’illuminations consécutifs.
Système de caractérisation d’un ensemble de dispositifs électroluminescents arrangés en matrice sur un substrat (2), ledit système comprenant :
une source de lumière (1) configurée pour générer des porteurs de charge dans les dispositifs électroluminescents,

un capteur (3) configuré pour capter des rayonnements émis par recombinaison des porteurs de charge générés dans les dispositifs électroluminescents,

un contrôleur (4) configuré pour contrôler une illumination de la source de lumière (1), et pour acquérir une série d’images de luminescence par le capteur (3),

un module de traitement configuré pour :

déterminer une courbe de luminescence (20) en fonction du temps à partir de la série d’images de luminescence et pour un dispositif électroluminescent donné de l’ensemble de dispositifs électroluminescents, et pour

déterminer à partir de ladite courbe de luminescence (20) au moins un paramètre représentatif d’un délai d’électroluminescence τ, ledit délai d’électroluminescence τ correspondant sensiblement au début d’une émission de rayonnements par électroluminescence du dispositif électroluminescent donné.
Système selon la revendication précédente dans lequel le capteur (3) présente une taille de pixel inférieure à une dimension caractéristique des dispositifs électroluminescents, ledit capteur (3) présentant typiquement une résolution spatiale inférieure ou égale au micromètre.
Système selon l’une quelconque des revendications 15 à 16 dans lequel le capteur (3) présente une résolution temporelle inférieure ou égal à 500 ns.
Système selon l’une quelconque des revendications 15 à 17 dans lequel la source de lumière (1) est pulsée, et dans lequel le contrôleur (4) est configuré pour synchroniser l’acquisition de séries d’images de luminescence par le capteur (3) avec des pulses d’illumination de la source de lumière (1) pulsée.
Système selon l’une quelconque des revendications 15 à 18 comprenant en outre un dispositif de suivi (9) configuré pour suivre une dérive dans le temps de l’illumination par la source de lumière (1), et dans lequel le contrôleur (4) est configuré pour compenser ou prendre en compte ladite dérive.
Système selon l’une quelconque des revendications 15 à 19 comprenant en outre une photodiode (93) configurée pour acquérir un signal de luminescence moyen émis par l’ensemble des dispositifs électroluminescents, non résolu spatialement, ladite photodiode (93) présentant une résolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde.