[發明專利]界面勢壘測量裝置及測量界面勢壘的方法

有效

• 申請號: 201110416217.7
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102520213A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 樊英民;鐘海艦;徐耿釗;劉爭暉;曾雄輝;周桃飛;邱永鑫;王建峰;徐科
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01Q60/00
• 分類號: G01Q60/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 孫佳胤;翟羽

1.一種多層半導體材料界面勢壘的測量裝置，其特征在于，所述測量裝置包括一真空腔、一導電樣品臺、一掃描探針顯微鏡、一金屬氣源產生裝置和一聚焦離子束顯微鏡系統；所述導電樣品臺、掃描探針顯微鏡、金屬氣源產生裝置和聚焦離子束顯微鏡系統置于所述真空腔體內；所述聚集離子束顯微鏡系統包括一離子束產生裝置；所述離子束產生裝置產生離子束用于剝離半導體材料；所述金屬氣源產生裝置產生金屬氣源，用于配合所述離子束產生裝置產生的離子束實施沉積金屬電極；所述掃描探針顯微鏡包括第一導電掃描探針與第二導電掃描探針，所述兩導電掃描探針用于和半導體材料表面接觸并測量導電掃描探針和半導體材料表面之間的接觸電勢差。

2.根據權利要求1所述多層半導體材料界面勢壘的測量裝置，其特征在于，所述掃描顯微鏡還包括一第一電流放大器、一第二電流放大器和一直流電源，所述第一、第二電流放大器用于測量電流；所述直流電源的負極端與第一電流放大器的第一端相連，所述第一電流放大器的第二端與第二電流放大器的第一端相連，所述第二電流放大器的第二端與導電樣品臺電學相連，所述第一導電掃描探針與直流電壓的正極相連，所述第二導電掃描探針與第一電流放大器的第二端相連。

3.根據權利要求1所述多層半導體材料界面勢壘的測量裝置，其特征在于，所述聚集離子束顯微鏡系統還包括一電子束產生裝置，產生電子束用于對半導體材料表面掃描成像，選定需要剝離的區域。

4.根據權利要求1所述多層半導體材料界面勢壘的測量裝置，其特征在于，所述第二離子束是鎵離子束和氦離子束中的任一種。

5.一種利用如權利要求1所述多層半導體材料界面勢壘的測量裝置的測量多層半導體界面勢壘方法，其特征在于，包括步驟：?

a)將一具有多層結構的半導體樣品置于導電樣品臺上；?

b)利用離子束剝離掉所述半導體樣品的第一層的一區域，至顯露出第二層的表面；?

c)利用掃描探針顯微鏡測量所述第一層的裸露表面的界面勢壘；將兩導電導電掃描探針移動至第一層裸露表面形成接觸，通過直流電源在兩導電導電掃描探針間施加一直流電壓，利用第一電流放大器測量兩導電導電掃描探針間的電流，第二電流放大器測量第一層裸露表面所收集到的電流。

6.根據權利要求5所述測量多層半導體界面勢壘方法，其特征在于，所述掃描探針顯微鏡的運行模式為接觸模式和輕敲模式中任意一種。

7.根據權利要求5所述測量多層半導體界面勢壘方法，其特征在于，所述步驟c進一步包括：?c11）利用離子束產生裝置和金屬氣源產生裝置配合在第二層的裸露表面的側面處沉積形成與導電樣品臺電學連接的一第一電極；?c12）利用掃描探針顯微鏡測量第一層裸露表面的界面勢壘；將兩導電導電掃描探針移動至第一層裸露表面形成接觸；第二電流放大器的一端與第一電流放大器電學相連，另一端與第一電極電學相連；通過直流電源在兩導電導電掃描探針間施加一直流電壓，利用第一電流放大器測量兩導電導電掃描探針間的電流，第二電流放大器測量第一層裸露表面所收集到的電流。

8.根據權利要求5所述測量多層半導體界面勢壘方法，其特征在于，所述步驟a與b之間進一步包括如下步驟：?d）利用離子束產生裝置和金屬氣源產生裝置配合，在半導體樣品側面預先沉積形成一第二電極，且第二電極與導電樣品臺電學連接。

9.根據權利要求8所述測量多層半導體界面勢壘方法，其特征在于，所述步驟c進一步包括：?c21）利用離子束產生裝置和金屬氣源產生裝置配合，在第二層的裸露表面的側面處沉積形成與第二電極電學連接的一第三電極；?c22）利用掃描探針顯微鏡測量第一層裸露表面的界面勢壘；將兩導電導電掃描探針移動至第一層裸露表面形成接觸；第二電流放大器的一端與第一電流放大器電學相連，另一端與第二電極電學相連；通過直流電源在兩導電導電掃描探針間施加一直流電壓，利用第一電流放大器測量兩導電導電掃描探針間的電流，第二電流放大器測量第一層裸露表面所收集到的電流。

10.根據權利要求7或9所述測量多層半導體界面勢壘方法，其特征在于，所述第一電極、第二電極和第三電極均為金屬電極，且所述金屬電極的材料是金、銀、鉑、鋁、銅、鎳金屬中的一種或任意幾種的組合。

11.根據權利要求5所述測量多層半導體界面勢壘方法，其特征在于，所述步驟b中的半導體樣品的第一層的一區域是利用所述電子束的掃描而選定的。