[實用新型]一種半導體材料少子壽命無接觸非破壞測試儀

有效

• 申請號: 201220620562.2
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN202886265U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 倪祖榮
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森;劉勇

技術領域

本實用新型涉及一種測試儀，尤其是涉及一種半導體材料少子壽命無接觸非破壞測試儀。

背景技術

半導體薄片材料中的少子擴散長度、少子壽命及表面復合速度是表征半導體材料性能的一些重要參數，在器件制造過程中可以通過測試這些參數作為器件工藝監控的一種手段。其中非平衡少數載流子壽命是最基本的參數之一，它與材料的完整性、某些雜質的含量以及樣品的表面狀態有極密切的關系，直接影響雙極性器件的直流放大倍數、開關時間、MOS動態存貯器的刷新時間、PN結漏電流及CCD器件的轉換效率等性能，在材料工藝和器件的研究中占有重要的位置。如太陽能電池基區的少數載流子壽命是影響電池轉換效率的最重要參數之一，在電池制造過程中可以通過測試少數載流子壽命作為器件工藝控制的一種手段。

目前，也有少量有關半導體材料少子壽命測量裝置的報道，如：中國專利CN86101518A公開了一種用介質波導測量半導體材料少子壽命的裝置，該裝置是利用光照前后微波透過半導體樣品傳輸信號的變化測量少子壽命。中國專利ZL95243479.2提供了一種測試少子壽命的裝置。中國專利ZL200310108310.7提供了一種太陽電池少數截流子壽命分析儀，這兩種裝置（儀器）都是通過測量光照前后微波輻射半導體樣品后反射信號的變化測量少子壽命，而實現微波輻射分別采用喇叭天線和微帶面天線。這三種裝置（儀器）的共同特點是用脈沖光源激發引起半導體材料少子濃度的躍變，再從撤去激發光后光電導的衰退曲線測量少子壽命。這幾種裝置（儀器）都需要采用較高功率的脈沖激發源，及對光電導衰退曲線的寬帶放大等較復雜的信號調理電路。

發明內容

本實用新型的目的是提供靈敏度較高、結構簡潔、操作方便的可實現對半導體材料少數載流子壽命的無接觸無破壞測量的一種半導體材料少子壽命無接觸非破壞測試儀。

本實用新型設有微波系統、固體激光器、信號發生器和相移檢測電路；

所述微波系統設有壓控振蕩器、衰減器、諧振腔和檢波器，壓控振蕩器輸出端接衰減器輸入端，衰減器輸出端接諧振腔輸入端，在諧振腔端蓋上設有對稱的LC諧振式孔縫，諧振腔用于被測樣品的安置，諧振腔輸出端接檢波器輸入端，檢波器信號輸出端接相移檢測電路；

所述固體激光器設于所述諧振腔下方，固體激光器的激光光路對準所述LC諧振式孔縫；信號發生器的信號輸出端分別接固體激光器調制信號輸入端和相移檢測電路的信號輸入端；

所述相移檢測電路設有調制信號檢測電路、光電導信號檢測電路、矩形波生成電路、脈寬檢測電路和微處理器；

所述調制信號檢測電路和光電導信號檢測電路通過信號選擇開關分別連接，調制信號檢測電路設有依次連接的微分電路、過零方波轉換電路、相移電路和分頻電路；光電導信號檢測電路設有依次連接的放大電路、微分電路、過零方波轉換電路、相移電路和分頻電路；放大電路的輸入端通過信號選擇開關分別與調制信號檢測電路和光電導信號檢測電路連接；調制信號檢測電路的分頻電路輸出端接入矩形波生成電路輸入端，光電導信號檢測電路的分頻電路的輸出端也接入矩形波生成電路輸入端，矩形波生成電路輸出端接脈寬檢測電路輸入端，脈寬檢測電路輸出端接微處理器讀取信號輸入端，微處理器控制信號輸出端分別接所述調制信號檢測電路中的相移電路和分頻電路的控制信號輸入端，同時，微處理器控制信號輸出端也分別接所述光電導信號檢測電路中的放大電路、相移電路和分頻電路的控制信號輸入端。

所述檢波器可采用晶體二極管檢波器。

所述信號發生器可采用通用信號發生器。

所述脈寬檢測電路可直接采用單片機中的定時器電路。

所述相移檢測電路最好設有單獨的殼體，相移檢測電路安裝于殼體中，殼體的前面板設有電源開關、數字顯示屏、調制信號輸入接頭（BNC接頭）、光電導信號輸入接頭（BNC接頭）及鍵盤；所述調制信號輸入接頭通過信號線接與所述信號發生器的信號輸出端連接，該信號發生器的信號輸出端輸出調制信號；所述光電導信號輸入接頭與所述檢波器的信號輸出端連接，該檢波器的信號輸出端輸出光電導信號；所述鍵盤包含復位、功能選擇及數字輸入等按鍵。

本實用新型的工作原理如下：