如何使用 MFIA 测量 OLED 单元的 C-V 曲线

有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，以下简称 OLED）又称有机发光半导体因其众多优势在显示领域获得广泛应用。OLED在电场驱动下，载流子发生迁移和复合，产生光子。因此，OLED是一种典型的光电器件，其关键指标涵盖电学特性和光学特性。通常，OLED的电学特性包括电容-电压（C-V)特性，伏安（I-V）特性，电容-频率（C-f）特性，电容-时间特性等。快速准确获取这些特性对生产和研发具有重要意义。以 C-V曲线测量为例，在测量过程中，需要对器件的偏置电压进行扫描，测量在不同偏置电压下器件的电容值。MFIA 内置参数扫描模块，可以帮助用户实现快速和精准的表征。

本文以 C-V 曲线为例，逐步介绍如何进行测量，列举出需要关注的参数，并给出一些建议。

• 物理连接：通常 OLED 器件都是封装在安装有电极的玻片中，可以考虑用BNC-鳄鱼夹或者专用治具进行连接，图1中的治具拥有杜邦线兼容的接口，通常会有一个公用负极和多个正极分别对应器件上多个 OLED 单元，由于大多数的C-V测试电压输出会超过 3 V，MFIA 只在二端子测量下支持 3 V 以上的输出，因此我们需要选择用二端子测量法进行连接。杜邦线兼容的接口可以直接连接 MFIA 的配套夹具 MFITF，可以考虑用较短的线缆或者一些电磁屏蔽手段尽可能减少测量线路中的噪声以及寄生阻抗。

• 设置阻抗分析仪（Impedance Analyzer）的参数

在打开阻抗分析仪之后，首先需要检查连接是否正常，对于 OLED 样品来说，通常需要一个100 Hz – 100 kHz以内的交流信号和一个直流偏置信号。

1. ​​​​​​交流信号需要在 Measurement control 中的Test Signal 和 Osc Frequency 分别设置交流信号的幅值和频率，需要注意将Test signal 的开关⧇关闭。
2. 在Range Control中选择固定量程，使得测量过程中的最大电流不超过这个量程，例如 80 uA 的最大电流，即可选择 100 uA 的量程。如果右下角的 OVI 指示灯变红，此时可能为两种原因，如果是因为量程不够大，通过调节量程即可解决，如果是输入电流超过输入端的上限，那么请尽快关闭输出端，避免损坏仪器，为了避免这种情况，在输出电压前应该先估计出电流的数量级后再开始测量。
3. 直流部分需要在 Bias Control 中打开 Bias Voltage，在这之前记得检查 Signal Output 中的量程是否正确，如果您输出的电压超过 1 V，那么就需要选择 10 V 作为量程，一开始可以输入一个大于 OLED 开启电压的直流偏置（ > 2 V）观察 OLED 是否被点亮检验接触是否正常。
4. 在等效电路中选择 2 Terminal 进行二端子测量，等效电路模型可以选择电阻电容并联（Rp || Cp）模型，Cable length 可以用来修正测量线缆带来的额外电阻，如果线缆很短的话，可以选择关闭。
5. 由于 C-V 扫描测量是一个定频测量，因此可以考虑将 Bandwidth Control 的开关关闭，使用固定带宽，即在 Low Pass Filters 中直接进行设置，通常来说，越低的3dB带宽以及越高的阶数可以获取低噪声的数据，具体的计算方法可以参考说明书的中的 Signal bandwidth 一节。

• 设置参数扫描仪（Sweeper）

打开参数扫描仪模块后，选择Sweep Param中的Outpu1 Offset作为扫描参数，设置起始电压和终止电压，例如 -3 V 和 5 V，长度可以根据精度要求来决定，例如 50 mV的步进电压就可以设置 8 / 0.05 = 160 个点的长度，扫描模式推荐使用顺序，即从-3 V 扫描到 5 V。X分布就是步进方式，推荐选择线性（Linear），最后在Plot 1中的结果下拉菜单中选择IA parameter 2 并点击 Add Signal 指定为结果，即为 Rp || Cp 中的并联电容 Cp，随后点击 Single，即可进行单次扫描。为了尽可能的获取平滑的数据，可以参考图3右半部分中使用固定带宽，并使用平均（Averaging）多次数据的办法。

在Sweeper界面中展示了 1 kHz 和 10 kHz 两个频率下的扫描结果，分别对应蓝色和红色两条曲线。您可以用 Math 工具中 Peak 或者其他工具对数据进行初步的数据分析，例如图中对于 1 kHz 的数据进行寻峰，定位在 2.48428 V, 1.70216 nF，您也可以将数据保存之后再进行后处理和比较。

对于参数接近的 OLED 样品，如果找到了一组合适的测量参数，即可以在 Config 界面中对其命名并保存设置，方便之后反复调用。

附录：主要参数设置建议