半导体导电类型.pdf

半导体材料电学参数测量(electric parameter measurement for semiconductor material) 电学参数是半导体材料钡 0 量的重要内容。它主要包括导电类型、电阻率、寿命和迁 移率测量。 导电类型测量 半导体的导电过程存在电子和空穴两种载流子。多数载流子是电子 的称 n 型半导体；多数载流子是空穴的称 p 型半导体。测量导电类型就是确定半导体材料中 多数载流子的类别。常用的方法有冷热探针法、整流法等。冷热探针法是利用温差电效应的 原理，将两根温度不同的探针与半导体材料表面接触，两探针间外接检流计(或数字电压表) 形成一闭合回路，根据两个接触点处存在温差所引起的温差电流(或温差电压)的方向可以确 定导电类型。整流法是利用金属探针与半导体材料表面容易构成整流接触的特点，可根据检 流计的偏转方向或示波器的波形测定导电类型。常用三探针或四探针实现整流接触。霍耳效 应亦可测定半导体材料的导电类型。 电阻率测量电阻率是长 1cm，截面积 1cm2 材料的电阻，它反映了半导体材料导电能力 的大小。测量电半阻率的方法较多，最基本的有两探针法、直线四探针法、扩展电阻法和专 门用于薄片状半导体材料的范德堡法等。两探针法是在一电阻率均匀的规则样品上通过恒定 的直流电流，两根沿电流方向排列的探针与样品压触，测量两根探针间的电位差(图 1)。 2 式中 VT 为探针间的电位差，mV；I 为通过样品的直流电流，mA；A 为样品截面积，cm ； L 为探针间距，cm。直线四探针法是用一直线排列的四根探针与一相对于探针间距是半无穷 大的样品表面压触，外面探针通过恒定直流电流，测定中间两根探针的电位差(图 2)。 图 2 四探针法测量半导体电阻率示意图 样品的电阻率可用下式计算： 式中 S 为探针系数，cm；V23 为 中间两根探针电位差的测量值，mV；I14。为通过样品的电流，mA；对于直线排列的四探针， 探针系数 S 为： 式中 S1、S2 和 S3 分别 为相应的探针间的距离，cm。应用直线四探针法测量时，还必须考虑样品的边界影响和由探 针游移引起的误差。扩展电阻法是利用单根探针与半导体材料接触时，电流展开效应引起的 扩展电阻，在接触状态不变时仅与半导体材料电阻率有关的原理： 式中 RS 为扩展电阻，Ω ；ρ 为样品电阻率，Ω cm；ɑ为有效电接触半径， cm。扩展电阻法对测量半导体材料微区电阻率尤为重要，它可以确定体积为 10-10cm。区域 的电阻率，分辨率可达 1μ m。因此适用于抛光片、单层或多层结构外延层电阻率的测量， 还可依此确定外延层(或扩散层)的厚度和过渡区的宽度。范德堡法适用于薄片状样品的电阻 率测试，它要求样品的厚度和电阻率均匀，且无空洞。可在样品的边缘上制备 A、B、C、D 四个触点，并尽量注意 。任意相邻的两点，如 AB 间通电流 IAB，测量另一对触 点 VDC，有 R1=VDC ／IAB；在 BC 问通电流 IBC ，测量 AD 间的电位差 VAD ，有 R2=V