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少数载流子寿命测试系统研究.doc

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少数载流子寿命测试系统研究.doc

-----专业文档,值得下载!-----------专业文档,值得珍藏!------少数载流子寿命测试系统研究赵毅强,翟文生,王健,刘铁臣摘要:少数载流子寿命是衡量半导体材料性能的关键参数之一,文中介绍了光电导衰退法少数载流子寿命测试系统。阐述了光电导衰退法测试原理,分析了测试系统构成,以及光脉冲下降沿时间、微弱信号放大处理、前放带宽、精密定位等关键技术,其主要性能指标是:少数载流子寿命测试范围:10*-7~6*10-6;可测样品尺寸:小于20mm;单色光光点大小:Φ0.3mm;测试数据稳定度优于10%。关键词:少数载流子寿命;光电导衰退法;测试系统引言衡量红外探测器性能的主要技术指标是探测率和响应率,而该指标与制作红外探测器的各种半导体材料(碲镉汞、锑化铟、硅等)的少数载流子寿命有着密切的关系。通过研究少数载流子寿命,了解其寿命的复合机构,更好地掌握材料性能,可有效地进行晶片筛选,提高器件成品率和性能。少数载流子寿命的测试方法有多种,但对于工艺线上的在线测试而言,要求简洁方便且为非破坏性测试。文中采用光电导衰退法(PCD)测量半导体材料的少数载流子寿命及其空间分布直观、准确、可靠。该系统采用双光路折反射设计,适用窗口封装于底面和侧面杜瓦瓶样品的测试。操作软件以Windows98,为平台,可自动或半自动测试,其步进精度高,寿命测试范围宽。测试原理少数载流子寿命(体)定义为在一均匀半导体中少数载流子在产生和复合之间的平均时间间隔。在一定温度条件下,处于热平衡状态的半导体,载流子浓度是一定的,当用某波长的光照射半导体材料,如果光子的能量大于禁带宽度,位于价带的电子受激发跃迁到导带,产生电子’空穴对,形成非平衡载流子⊿n⊿p,对于n型材料非平衡电子称为非平衡多数载流子,非平衡空穴称为非平衡少数载流子,对-型材料则相反。用光照使半导体内部产生非平衡载流子的方法称为非平衡载流子的光注入。光注入时,半导体电导率的变化为:⊿σ=⊿nqμn+⊿pqμp(1)假设符合下列条件:(1)样品所加的电场很小,以至少数载流子的漂移导电电流可忽略;(2)样品是均匀的,即p0或n0在样品各处是相同的;(3)在样品中没有陷阱存在(即符合⊿n=⊿p);(4)表面复合可以忽略不计;(5)小注入条件。公式(2)可简化为:⊿σ=⊿pq(μn+μp)(2)如果在t=0时,光照突然停止,光生载流子由于复合效应

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