[發(fā)明專利]一種DLTS結(jié)合DLOS確定GaN輻照缺陷能級的方法及裝置

在審

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• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110907792A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭紅霞;董世劍;琚安安;潘霄宇;秦麗;郭維新;張鳳祁;鐘向麗;歐陽曉平;郝蕊靜;李波
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01N27/24
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發(fā)明公開了一種DLTS結(jié)合DLOS確定GaN輻照缺陷能級的方法及裝置。在DLTS測試系統(tǒng)上添加光學(xué)系統(tǒng)，成為DLTS與DLOS耦合的測試系統(tǒng)，可以同時改變待測樣品所處環(huán)境的溫度和光子能量條件，分別獲得不同測試條件下的待測樣品的電容值，根據(jù)電容值變化分析判斷輻照缺陷能級，使得在確定GaN輻照缺陷能級上不受溫度的影響，大幅縮短測試時間，并且對被測材料的能級具有選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種DLTS結(jié)合DLOS確定GaN輻照缺陷能級的方法及裝置。

背景技術(shù)

目前，隨著人們對空間領(lǐng)域的不斷探索，在空間技術(shù)上取得了長足的進(jìn)步，隨之而來的是對電子器件的可靠性要求越來越高。由于應(yīng)用在空間領(lǐng)域的電子器件長期處于空間輻射環(huán)境中，這就要求所選擇的半導(dǎo)體材料具有一定的抗輻射特性。而繼硅(Si)和砷化鎵(GaAs)之后發(fā)展起來的第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵(GaN)以其寬的禁帶展現(xiàn)出的良好的抗輻照性能得到了廣泛的研究。大量的研究都著眼于高電子遷移率晶體管(HEMT)，異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(HFET)以及異質(zhì)結(jié)雙極晶體管(HBT)。其中，GaN HEMT器件因其具有高跨導(dǎo)、高飽和電流、高截止頻率、高擊穿電壓等優(yōu)良特性得到眾多研究單位和研究者的青睞。

但在原生和輻照后的GaN材料中存在著許多種類不同的缺陷，嚴(yán)重影響了GaN材料的電學(xué)和光學(xué)性能，極大地制約了GaN材料在空間領(lǐng)域中的應(yīng)用以及空間技術(shù)的發(fā)展。所以對GaN材料中的缺陷尤其是深能級缺陷進(jìn)行研究顯得格外重要。各種輻照缺陷在材料中生成不同的能級，施主和受主型，在禁帶中分布比較廣泛。輻照缺陷的產(chǎn)生與材料的初始缺陷密切相關(guān)，如導(dǎo)電類型和載流子密度等。輻射引入缺陷能級的作用：(1)作為產(chǎn)生中心，當(dāng)自由載流子濃度低于平衡值時，產(chǎn)生電子-空穴對，如在反偏pn結(jié)或者M(jìn)OS電容的空間電荷區(qū)；(2)作為復(fù)合中心，可以從價(jià)帶俘獲空穴，從導(dǎo)帶俘獲電子，在缺陷中心復(fù)合電子-空穴對；(3)作為陷阱中心，首先俘獲載流子，接著再發(fā)射到原有能級上。輻照缺陷在半導(dǎo)體禁帶中引入深能級，對材料的電學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生影響：使費(fèi)米能級向禁帶中心漂移，自由多數(shù)載流子減少，降低材料的電導(dǎo)率，這種效應(yīng)叫做載流子去除，減少量隨輻射劑量的增加而增加；由于散射，輻照缺陷引起遷移率變化，隨著劑量增加而減少；輻射缺陷還對少數(shù)載流子壽命產(chǎn)生很大的影響，作為復(fù)合中心，降低少數(shù)載流子壽命。

因此，如何實(shí)現(xiàn)GaN輻照缺陷能級不受溫度影響并縮短測試測試時間，同時實(shí)現(xiàn)對被測材料的能級選擇是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種DLTS結(jié)合DLOS確定GaN輻照缺陷能級的方法及裝置，在DLTS測試系統(tǒng)上添加光學(xué)系統(tǒng)，成為DLTS與DLOS耦合的測試系統(tǒng)，使得確定GaN輻照缺陷能級時不受溫度的影響，能大幅縮短測試時間，并且對被測材料的能級具有選擇性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種DLTS結(jié)合DLOS確定GaN輻照缺陷能級的方法，包括：確定GaN輻照缺陷能級的具體實(shí)現(xiàn)方法為：

步驟1：改變DLTS與DLOS耦合測試系統(tǒng)中的溫度條件和/或光子能量條件，獲得不同所述溫度條件和/或所述不同光子能量條件下待測樣品的電容值；

步驟2：根據(jù)不同的脈沖信號接收所述電容值；

步驟3：將不同所述溫度條件的不同所述時間寬度下的所述電容值進(jìn)行計(jì)算獲得DLTS譜；將不同所述光子能量條件的不同所述時間寬度下的所述電容值進(jìn)行計(jì)算獲得DLOS譜；

步驟4：對所述DLTS譜和所述DLOS譜進(jìn)行缺陷能級分析，獲得分析結(jié)果。

優(yōu)選的，所述電容值為所述待測樣品的肖特基結(jié)產(chǎn)生的瞬態(tài)電容值，在所述步驟3中根據(jù)所述電容值計(jì)算獲得得到所述不同溫度條件下所述電容值隨時間的變化數(shù)據(jù)和所述不同光子能量條件下所述電容值隨時間的變化數(shù)據(jù)；根據(jù)所述變化數(shù)據(jù)獲得所述DLTS譜和/或所述DLOS譜。