第一章半导体常规电学参数测试讲述.ppt

* （1）瞬态法：利用电脉冲或光脉冲的一种方式，从半导体内激发出非平衡载流子，调制了半导体内的电阻，通过测量体电阻或样品两端电压的变化规律直接观察半导体材料中的非平衡少数载流子的衰减过程，从而测量其寿命。（光电导衰退法等） （2）稳态法：利用稳态光照的方法，使半导体材料中非平衡载流子的分布达到稳定状态，然后测量半导体中某些与寿命有关的物理量（如扩散长度）来推算少子的寿命。（扩散长度法、表面光电压法、光磁法等） 三、光电导衰退法 1、直流光电导衰退法 （1）如图所示为直流光电导衰退法测量少子寿命的装置（如下图所示） A、样品内的电场强度： 必须满足以下几个条件: B、RL≤20R,保证电流I恒定。 C、直流电源和RL为可调。 D、光照必须在中心部分。 （2）基本原理：如上图所示 样品上无光照时，样品内无非平衡载流子，样品两端电压为： 若给样品光照，样品中产生了非平衡载流子，引起点导增加，电阻下降，引起样品两端的电压也发生变化。则有 则有 设样品在无光照时的电阻率为σ 0，光照后的电导率为σ，则 将上式代入 假定在光照不太强的情况下，注入半导体中的非平衡载流子较少，因此样品电导率变化也小，此时满足小注入的条件： 所以有 如样品为n型半导体 式中，△p为激发的非平衡载流子浓度 将以上两式代入 则有 由上式可知，在满足小注入的条件下，样品两端电压的衰减规律与产生的少子衰减规律相同。 令 则有 （3）直流光电导衰退法的优缺点 优点： 1）测量准确度高 2) 测量下限比较低（几个μs） 缺点： 1）对样品的尺寸及几何形状有一定要求 2）需制备一定要求的欧姆接触。 （4）直流光电导衰退法测试的影响因素： 1）电场强度: 电场过大时，产生的少子在电场作用下飘移过快，还没来得及复合就被被电场牵引出半导体外，显然测得的少子寿命值偏低。因此有一个“临界电场”确保少子飘移不会引起测试值的偏差，因此满足： 2）注入比:(△p/n0) a、当小注入时，即△p/n0≤1%，则△V/V0 ≤1%,τ=τv b、当大注入时，即△p/n0＞1%，则△V/V0 ＞ 1%,τ=τv（1- △V/V0 ） 3）表面复合的修正 当半导体内注入非平衡载流子后，有两个复合中心：体内杂质、缺陷产生的复合中心、表面能级复合中心，使非平衡载流子逐渐衰减。则有 要保证测量的准确，表观寿命要大于体寿命的一半，表面复合不能大于体复合。对样品的要求： a）要求尽量使用较大尺寸的样品测量，减小比表面积 b）测量时，使用带有滤光片的贯穿光，光源波长约1.1μm,以减少少数载流子的影响 表面复合影响较大时，非平衡载流子的衰减偏离指数曲线，测量的寿命比实际寿命值要短，所以按以上公式进行修正。此时对样品的要求： a） 对表面进行研磨或喷砂； b）样品的尺寸和形状：样品越小，即其比表面积越大，表面复合作用的影响也越大 4）光照面积 测量时，要求光照射导样品的中央，此时输出信号强度最大。若光照在样品边缘，电极附近的非平衡载流子容易被电场扫到电极上，从而加快非平衡载流子的衰减，导致测试寿命偏低。要求光照限制在1/4正中央面积上。 2、高频光电导衰退法 （1）高频光电导衰退法的测试装置和原理基本与直流光电导相同，只是用高频电源代替了直流电源，且此方法用电容耦合的方法，如图所示 （2）测试原理 如图所示，为高频光电导衰退法测试的有效电路。 当无光照时，高频电磁场（30MHz)的作用，由高频源流经样品，电阻R2的电流： 当样品受到光照时，样品中产生非平衡