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光照對半導(dǎo)體電阻率測試的影響分析論文

時間:2021-04-11 13:42:59 畢業(yè)論文范文 我要投稿

光照對半導(dǎo)體電阻率測試的影響分析論文

  1 概述

光照對半導(dǎo)體電阻率測試的影響分析論文

  四探針測試法是測量半導(dǎo)體材料電阻率的主要手段,光照是影響測試精度的一種環(huán)境因素。文章利用RTS-8型四探針測試儀在不同光照環(huán)境下對樣品進行測試,分析測量數(shù)據(jù),結(jié)合相關(guān)理論,研究光照對測量結(jié)果的影響機制。本文主要分析光照對測量精度的影響。

  2 光的吸收

  半導(dǎo)體材料通常能強烈地吸收光能,具有數(shù)量級約為105cm-1的吸收系數(shù)。吸收系數(shù)的大小可以反映半導(dǎo)體材料吸收光能的能力,通常用α來表示。材料吸收光的能力常常與入射光子能量有關(guān)。若外界有穩(wěn)定的一定波長的光照作用在被測硅片表面,半導(dǎo)體材料吸收光輻射能量,從而導(dǎo)致價帶中的電子獲得足夠能量從價帶躍遷到導(dǎo)帶,在價帶中留下空穴,這樣在半導(dǎo)體中產(chǎn)生了電子-空穴對,這個過程也被稱為本征吸收。要使半導(dǎo)體材料發(fā)生本征吸收,入射光子的能量需要滿足hν≥Eg的條件,否則電子的躍遷則不能發(fā)生。被測硅片樣品對不同能量的光子的吸收能力是不同的。圖1所示的.是硅材料的吸收系數(shù)α和入射光子能量hν之間的關(guān)系。

  3 測試條件

  測試所用樣品的外延層和襯底之間要有pn結(jié)隔離,或者外延層的電阻率要比襯底的電阻率小得多。測試儀探針的導(dǎo)電性能要好,與被測材料的接觸電勢差要小,同時,探針的位置要固定,防止探針游移。

  在測量過程中,電流源提供的電流的相對變化不能超過0.05%。工作電流的選擇主要取決于被測樣品的電阻率大小。如果選取的工作電流過小,則測量電壓的難度將提升;選取較大的工作電流可以測得較高的電壓值,這可以提高測量的精確性,但是工作電流過大會使得被測樣品發(fā)熱,樣品的電阻率隨之發(fā)生變化,這又降低了測量的精度。所以為了選取合適的工作電流,需要先獲得被測樣品的I-V特性關(guān)系,根據(jù)I-V關(guān)系將工作電流控制在線性較好的范圍內(nèi),這樣被測樣品的電阻率就不會隨著電流的變化有過大變化,測量的精度可以得到保證。

  一般來說,對于具有較大電阻率的樣品,工作電流要選得小一些,而電阻率較小的樣品則工作電流可以選得大一些。而在確保電流和電壓有足夠測量精度的前提下,工作電流應(yīng)當(dāng)盡可能選得小一些。

  4 光照對測試結(jié)果影響的分析

  5 結(jié)語

  總體而言,隨著入射光子能量的增加,硅樣品的吸收系數(shù)逐漸增大,即表示材料對光子能量較大或頻率較大的光吸收能力較強。當(dāng)入射的光子能量較大,被測硅樣品越能吸收入射光的能量,這樣則能產(chǎn)生越多的光生載流子,從而使被測樣品的電導(dǎo)率升高,電阻率和方塊電阻減小,這樣就使得電阻率實際的測量值越偏離標(biāo)稱值。當(dāng)入射光子能量較小或頻率較小時,情況則正好相反。另外當(dāng)入射光頻率一定,光強越強產(chǎn)生的光生載流子也越多,也可以使被測樣品的實測電阻值小于標(biāo)稱值。正因為在實際測量時,半導(dǎo)體樣品不可避免地會處在一定光照條件下,測量過程中光照條件不一樣就會使測量電阻率出現(xiàn)的測量誤差有所差異。

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