半导体材料测试技术ppt课件.ppt

《半导体材料测试技术ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体材料测试技术ppt课件.ppt（112页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 在 立 方 晶 系 中 1 0 0 晶 面 族 包 括 ： （ 1 0 0 ） 、 （ 0 1 0 ） 、 （ 0 0 1 ） 、 （10 0 ） 、 ( 010 ) 、 （ 0 01）六 个 晶 面 ， 1 1 0 晶 面 族 包 括 ： （ 1 1 0 ） 、 （ 1 0 1 ） 、 （ 0 1 1 ） 、 （11 0 ） 、 （ 110 ） 、 （1 10 ） 、（10 1 ） 、 ( 1 01) 、 （1 0 1） 、 （ 0 11） 、 （ 01 1） 、 （ 011 ） 十 二 个 晶 面 。 32.933.033.133.233.30100200300400Intensity(

2、a.U.)? A 34.9034.9535.0035.0535.1035.1535.200500100015002000250030003500 Aintensity(a.u.)?1213141516171819101102103104105106GaN (002)=17.29o Intensity (a. u.)-2 scan (degree)Si (111) =14.22o1213141516171819101102103104105GaN (002)=17.33o Intensity (a. u.)-2 scan (degree)Si (111)=14.22o ,/ )()()(21KT

3、EEhvEEhvhvLAgAg M1: 固定反射镜 M2: 运动反射镜 S: 光源2cos)(21)(II因为光源都是连续多色光，而式（5-25）只适用于单色光的情况，因此干涉图函数)(I必须用积分来表示： 2cos)()(dBI 数学上，上式表示)(I与(B)构成傅立叶变换对。因为探测器上的所测到的信号是干涉图函数， 即光的强度随光程差而变化。 而最终要求得到的是光谱图，即光的强度与与频率之间的关系， 也就是所希望得到的是(B)。此时只要对)(I 进行傅立叶变换，便可以得到 dIB2cos)()( 上式的物理意义是对)(I进行傅立叶频谱分析，分解成不同频率（或波数） 图3.2 InGaAs/

4、GaAs/AlGaAs的光荧光谱 )(BvEqF 在一块矩形半导体样品上，两端通以电流密度为 j 的电流，如果在与电流垂直的方向加有磁场B， 则一速度为的载流子就受到与电场、 磁场方向垂直的洛仑兹力 q（B）的作用而发生偏转，于是在边界上就产生了电荷积累。积累的电荷产生了一个电场,与洛仑兹力抗衡，直到达到定态平衡为止。我们称这一电场为霍尔电场EH 。这时y方向的电流为零，样品中的电流仍沿x方向流动。所以有)(vBqqEH, 霍尔电场EH的大小与电流密度及磁场强度成正比， HE= RjB 式中比例系数R就是霍尔系数。 R由下式定义： 222)(pnppnnpnqpnR 对于n型半导体，np nR

5、=-nqn 对于p型半导体，pn pR=+pqp P 型样品 霍尔电势差HU = BU - AU0，霍尔电场yE0； n 型样品 霍尔电势差HU = BU - AU 0，霍尔电场yE 0； 由此可见，测量霍尔电势差HU的方向就可以判断半导体材料的导电类型。 在已知电流 I 和磁场强度 B 的情况下，只要测出 y 方向（横向）样品两端的电位差霍尔电势差HU就可以测量出霍尔系数 R。 在国际单位制中霍尔系数 R 为 BItUtIBUBjERsHsssHH)(（米3/库仑） 上式中，磁感应强度 B 的单位是特拉斯（韦伯/米2） ；霍尔电势HU的单位是伏特；样品电流的单位是安培；样品宽度s和样品厚度s

6、t的单位是米。霍尔系数的单位是米3/库仑。这样霍尔系数可以表示为 BItURsH108（厘米3/库仑） 样 品 中 载 流 子 浓 度 和 电 阻 率 、 电 导 率 有 如 下 关 系 ： 对 于 p 型 样 品 ：ppq1或ppq 对 于 n 型 样 品 ：nnq1或nnq 将 式 中 载 流 子 浓 度 用 霍 尔 系 数 代 入 可 以 得 到 ： p=pRpq11 n=nRnq11 令R =H（ 称 为 霍 尔 迁 移 率 ） ， 它 是 样 品 电 导 率 和 霍 尔 系 数 的 乘 积 。 那 么可 得 到 下 式 ： p=pH n=nH 有一任意形状厚度为st的片状样品，在其边

7、缘作四个触点，A、B、C、D，尽量做到使_CDAB ，如图3-5 所示，在任意相邻的两触点，如AC通以电流ACI， 而测出另一对触点DB的电位差DBV，则有 1R =ACDBIV 然后在AD点间通一电流ADI，而测出CB点间的电位差CBV，则有 2R=ADCBIV 范德堡推出材料的电阻率与 R1 、R2的关系为 )(22ln2121RRfRRts 式中的)(21RRf为一修正函数， 可以从图 3-6 中查处， 带入上式中即可求出材料的电阻率。 范 德 堡 法 可 测 量 任 意 形 状 的 薄 片 材 料 ， 如 可 选 择 图 3-9 所 示 对 称 形 状 的 任 一 种 ，但 必 须 没

8、 有 孔 洞 ， 尺 寸 范 围 是 ：5.1pL厘 米 (样 品 的 周 长 )， 1.0st厘 米 。 当 测 量 任 意 形 状 的 样 品 时 ， 应 注 意 测 量 点 的 选 择 ， 是 修 正 因 子f为 1 ， 亦 即 使121RR， 以 将 范 德 堡 法 测 量 中 的 几 何 误 差 减 至 最 小 。 又由于探针AB不能真正位于统一等位面上，所以即使在没有加磁场B时，在AB之间也有一个电势差VIr ,VIr =Ir,其正、负符号和电流I方向有关，与磁场无关。 qNVWrd0)( 2 (1) 微分电容（肖特基结的耗尽层电容）的表达式为 210)( 2VqNAdUdQCr (2) 材料的杂质浓度表达式为 1203dUdCqACNr (3) 32323333326OAsOGaOAsGaAsGaPGaAs生成的Ga2O3和As2O3溶解于电解液中，使GaAs材料不断被腐蚀，由于n型材料在暗场下空穴很少，所以阳极溶解光照是必须的。将光照时的电解腐蚀并测量电流，与在暗场下测量势垒电容交替进行，可测的任意深度的载流子浓度，即载流子浓度的纵向分布。 放映结束 感谢各位批评指导！让我们共同进步