[發明專利]一種探測無定形硒電中性缺陷態的方法

在審

• 申請號: 202010082045.3
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111239098A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 楊凱鋒;李恒梅;鄒廣田
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

本發明的一種探測無定形硒電中性缺陷態的方法屬于半導體材料物性檢測領域，具體有以下步驟：步驟S1：將無定形硒樣品裝進金剛石對頂砧壓腔，對樣品施加壓力；步驟S2：測量不同壓力下無定形硒的拉曼散射信號；步驟S3：通過分析拉曼散射強度隨壓力的變化確定缺陷態能級。本發明的方法可行性高，簡單易行，能夠有效地探測到無定形硒的由二面角畸變導致的電中性缺陷態，可以精確測定缺陷態能級及其隨壓力的變化關系。

技術領域

本發明屬于半導體材料物性檢測領域，具體涉及一種探測無定形硒電中性缺陷態的方法。

背景技術

無定形硒作為一種被廣泛應用的半導體材料，對其半導體材料性質的研究一直以來都吸引著人們的廣泛關注。其獨特的光敏特性和光電子特性使無定形硒在太陽能電池、影印技術、X射線成像以及數字X射線照相術等多種技術應用上都具有非常重要的應用價值。無定形硒在帶隙內存在有多種缺陷態形式，比較典型的是具有負關聯能的價轉換對配位缺陷和二面角畸變引起的本征缺陷等，其中配位缺陷根據配位數的變化會形成帶有正或負電荷的深能級缺陷，而二面角畸變缺陷為電中性的淺能級缺陷。這些缺陷態的存在對無定形硒的材料特性有著極為重要的影響，為此精確探測和表征無定形硒的這些缺陷態無疑對其推廣應用及其材料新特性開發都有著非常重要的意義。

目前，比較常用的半導體缺陷態探測方法包括穩態和瞬態光電導測試方法、光致電子自旋共振及共振拉曼散射技術等。其中穩態和瞬態光電導測試方法在研究無定形硒缺陷態態密度上比較成功，但是由于該方法依賴于對材料光電導特性測試因而通常在探測帶電的缺陷態時才更為有效，而且在低溫時無定形硒的寬帶隙(1.95eV)所導致的材料良好絕緣特性并不利于精確的電導測試；光致電子自旋共振同樣只適用于帶電的缺陷態，不能用于電中性的缺陷態的探測，而且電子自旋共振信號的探測需要在低溫環境下進行；共振拉曼散射技術雖然是一種研究半導體帶間躍遷的有效方法，但是目前該技術對無定形硒缺陷態的探測并未實現。綜上所述，對無定形硒的多種缺陷態尤其是對電中性缺陷態的探測技術仍不完善。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種利用壓致共振拉曼散射技術探測無定形硒電中性缺陷態的方法，該方法可行性高，簡單易行，能夠有效地探測到無定形硒的由二面角畸變導致的電中性缺陷態。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種探測無定形硒電中性缺陷態的方法，具體有以下步驟：

步驟S1：將無定形硒樣品裝進金剛石對頂砧壓腔，對樣品施加壓力；

步驟S2：測量不同壓力下無定形硒的拉曼散射信號；

步驟S3：通過分析拉曼散射強度隨壓力的變化確定缺陷態能級。

進一步地，在步驟S1中，所述的無定形硒樣品是體材料無定形硒；在金剛石對頂砧中，利用紅寶石熒光法進行原位壓力標定；使用250μm厚的T301鋼片作為墊片；用體積比為16:3:1的甲醇、乙醇和水的混合溶液作為傳壓介質。

進一步地，在步驟S2中，選用近紅外波段的830nm波長激光作為激發光源；同時探測無定形硒鏈狀分子鍵拉伸振動模的一階和二階拉曼散射峰；保證不同壓力下的拉曼散射在相同的激光功率、激發區域和聚焦深度等測試條件下進行。

進一步地，所述步驟S3具體包括以下步驟：

步驟S31：分別得到無定形硒鏈狀分子鍵拉伸振動模的一階和二階拉曼峰散射強度隨壓力的變化，其中壓力范圍從0GPa到4GPa；

步驟S32：對所述步驟S31中的數據進行洛倫茲峰位擬合，進而確定相應一階和二階拉曼峰的共振壓力P₁和P₂；