[發明專利]寬禁帶半導體材料中深能級中心的光離化截面測試方法

無效

• 申請號: 200810022214.3
• 申請日: 2008-06-25
• 公開（公告）號: CN101349735A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 王瑩
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務所
• 代理人: 奚華保

技術領域

本發明涉及半導體材料中深能級中心的光離化截面的測試方法，更具體地說是針對寬禁帶半導體材料中深能級中心的光離化截面的測試方法。

背景技術

鑒于寬禁帶半導體材料，如GaN、SiC等，其本身具有的優越性質及其在微波功率器件領域應用中潛在的巨大前景，使得這些材料系統將在微波功率器件領域占有不可取代的地位。但是，在寬禁帶半導體異質結場效應晶體管實用化之前，仍有許多重要的基礎問題有待解決。其中，由于深能級中心存在引起的持續光電導效應，以及與該效應相關的器件電流崩塌現象是寬禁帶半導體材料和器件實用化之前必須解決的問題。因此，針對寬禁帶半導體材料和器件中持續光電導現象和電流崩塌效應進行研究、探討與之相關的深能級缺陷的性質、類型、去除方法對于提高材料和器件的電輸運性能有著重要的意義。

上世紀70年代末期，深能級瞬態光譜技術不斷成熟，并應用于Si，GaAs器件中深能級中心的檢測中，深能級瞬態譜是在瞬態電容法的基礎上采用率窗技術后發展起來的一種新方法.在深能級瞬態譜的測試過程中，首先要在半導體上制備P-N結，在P-N結上加一固定的反向偏置電壓和一個周期性的正向注入脈沖電壓，當P-N結試樣的溫度改變的同時.電子從深能級中的發射率亦不斷變化，因此得到的一組瞬態電容指數曲線，它們的時間常數亦是在不斷改變的，利用率窗(如鎖相放大技術)可以從這一組瞬態電容指數信號中提取出某一特定時間常數的指數信號.通過對特定時間常數的指數信號進行數據分析，可以大致得到深能級光離化截面等信息。使得基于光離化截面分析的DX中心缺陷理論和實驗研究在指導材料生長和器件制備工作中獲得了巨大成功，因此，人們也期待使用同樣的方法對寬禁帶半導體材料中的深能級中心進行研究。然而，由于寬禁帶半導體材料禁帶較寬，相應深能級中心能級較深，即使在很高溫度下，被深能級捕捉的載流子的發射率也很難同率窗值匹配，因此使得基于率窗技術的深能吸中心瞬態光譜法在寬禁帶半導體材料體系的光離化截面測試研究中受到限制。

目前，相對于材料生長、器件制備方面的突飛猛進，有關寬禁帶半導體材料中深能級特性的實驗研究工作仍處于一種相對滯后的狀態。迄今還沒有一種能夠精確測試寬禁帶半導體材料中深能級中心光離化截面的方法，使得寬禁帶半導體材料在深能級研究上受到限止。

發明內容

針對上述現有技術所存在的不足之處，本發明提供一種能夠精確測試寬禁帶半導體材料中深能級中心光離化截面的方法，從而為寬禁帶半導體材料在深能級研究中提供技術保障。

本發明采用如下技術方案：

針對載流子濃度為n₀、遷移率為μ的寬禁帶半導體材料，寬禁帶半導體材料中含有一定濃度的深能級中心，在光子能量小于寬禁帶半導體材料禁帶寬度的入射光能量的平行入射光作用下，深能級中心光離化截面公式為：σ(hv)=AnT0′nI(hv)nT1′]]>

其中，A為熱激活作用下載流子克服回復勢壘回復到深能級中心的幾率，n為導帶或價帶中的載流子濃度，n′_T1、n′_T0分別是平衡時刻寬禁帶半導體材料中被載流子占據的深能級中心濃度和未被占據的深能級中心濃度。

根據以上公式，寬禁帶半導體材料中深能級中心的光離化截面的測試步驟如下：

(1)以光子能量小于寬禁帶半導體材料禁帶寬度的入射光能量的平行入射光入射到樣品表面，由于入射光子的作用，寬禁帶半導體材料中深能級中心將不斷釋放載流子，在特定入射光子能量和強度下，寬禁帶半導體材料中的光電流將不斷升高并最終趨于平衡值，控制光電流的變化為恒定值；