实验5 微波反射光电导衰减法测量少数载流子寿命
一、实验目的
1.了解半导体中非平衡载流子产生和复合的微观过程。
2.了解影响复合寿命测量的相关因素。
3.理解用微波反射光电导衰减法测量硅片载流子复合寿命的原理。
4.验证S-R-H模型的正确性并推算少子寿命。
二、实验原理
半导体中少数载流子的寿命对双极型器件的电流增益、正向压降和开关速度等起着决定性作用。半导体太阳能电池的换能效率、半导体探测器的探测率和发光二极管的发光效率也和载流子的寿命有关。因此,半导体中少数载流子寿命的测量一直受到广泛的重视。
1.非平衡载流子的产生
处于热平衡状态的半导体,在一定温度下,载流子浓度是一定的。这种处于热平衡状态下的载流子浓度,称为平衡载流子浓度。用n0和p0分别表示平衡电子浓度和空穴浓度(单位:cm-3)。在非简并的情况下,它们的乘积满足以下条件
(5-1)
式中,NC、NV分别表示导带和价带的有效态密度;Eg为禁带宽度;kB为玻尔兹曼常数;本征载流子浓度ni为温度的函数。在非简并情况下,无论掺杂多少,平衡载流子浓度n0和p0必定满足上式,因而它也是非简并半导体处于热平衡状态的判据式。
半导体的热平衡状态是相对的、有条件的。如果对半导体施加外界作用,破坏了热平衡的条件,这就迫使它处于与热平衡状态相偏离的状态,称为非平衡状态。处于非平衡状态的半导体,其载流子浓度也不再是n0和p0,可以比它们多出一部分。比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子,有时也称为过剩载流子。
例如在一定温度下,当没有光照时,一块半导体中电子和空穴浓度分别为n0和p0,假设是N型半导体,则n0≫p0(电子为其多数载流子,简称多子;空穴为其少数载流子,简称少子),当用光子能量大于其禁带宽度的光照射该半导体时,光子就能够把价带上的电子激发到导带上去,产生电子-空穴对,使导带比平衡时多出一部分电子Δn,价带比平衡时多出一部分空穴Δp。它们被形象地表示在图5-1所示虚线框中。Δn和Δp就是非平衡载流子浓度。这时把非平衡电子称为非平衡多数载流子,而把非平衡空穴称为非平衡少数载流子。对P型材料则相反。
图5-1 N型半导体光照产生非平衡载流子的示意图
此时载流子浓度变为
(5-2)
用光照使得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
(5-3)
在一般情况下,注入的非平衡载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多,对N型材料,Δn≪n0,Δp≪n0,满足这个条件的注入称为小注入。例如电阻率1Ω·cm的N型硅中,n0≈5.5×1015cm-3,p0≈3.1×104cm-3,若注入非平衡载流子Δn=Δp=1010cm-3,Δn≪n0,是小注入,但是Δp几乎是p0的106倍。这个例子说明,即使在小注入的情况下,非平衡少数载流子浓度还是可以比平衡少数载流子浓度大得多,它的影响就显得十分重要了,而相对来说非平衡多数载流子的影响可以忽略。所以实际上,往往是非平衡少数载流子起着重要作用,这种情况下所说的非平衡载流子通常是指非平衡少数载流子。
2.非平衡载流子的复合及其寿命
当产生非平衡载流子的外部作用撤除以后,注入的非平衡载流子逐渐消失,也就是原来激发到导带的电子又回到价带,电子和空穴又成对地消失了。最后,载流子浓度恢复到平衡时的值,半导体又回到平衡态。这一过程称为非平衡载流子的复合。
当产生非平衡载流子的外部作用撤除以后,非平衡载流子并不是立刻全部消失,而是有一个过程,即它们在导带和价带中有一定的生存时间,有的长些,有的短些。非平衡载流子的平均生存时间称为非平衡载流子的寿命,一般主要研究半导体内部的复合过程,故也称为体复合寿命,简称复合寿命或寿命。在小注入情况下,由于相对于非平衡多数载流子,非平衡少数载流子的影响处于主导的、决定的地位,故常将小注入时的非平衡载流子的寿命称为少数载流子寿命,简称少子寿命。
非平衡载流子到底是怎样复合的?根据长期的研究结果,就复合过程的微观机构来讲,复合过程大致可以分为两种:
①直接复合——电子在导带和价带之间的直接跃迁,引起电子和空穴的直接复合;
②间接复合——电子和空穴通过禁带中的能级(复合中心)进行复合。
载流子复合时,一定要释放出多余的能量。放出能量的方法有三种:
①发射光子。伴随着复合,将有发光现象,常称为发光复合或辐射复合。
②发射声子。载流子将多余的能量传给晶格,加强晶格的振动。
③将能量给予其他载流子,增加它们的动能,称为俄歇(Auger)复合。一般而言,带间俄歇复合在窄禁带半导体中及高温情况下起着重要作用,而与杂质和缺陷有关的俄歇复合过程,则常常是影响半导体发光器件发光效率的重要原因。
(1)直接复合 半导体中的电子和空穴在运动中会有一定概率直接相遇而复合,使一对电子和空穴同时消失。从能带角度讲,就是导带中的电子直接落入价带与空穴复合,如图5-2所示。同时,还存在着上述过程的逆过程,即由于热激发等原因,价带中的电子也有一定概率跃迁到导带中去,产生一对电子和空穴。这种由电子在导带与价带间直接跃迁而引起非平衡载流子的复合过程就是直接复合。
图5-2 直接复合
一般,禁带宽度越小,直接复合的概率越大。所以在锑化铟(Eg=0.18eV)等窄禁带宽度的半导体中,直接复合占优势。
(2)间接复合 在实际使用的硅、锗单晶材料中,决定非平衡载流子寿命的主要不是直接复合。很早就发现,硅、锗单晶中少子寿命主要不是由材料本身性质决定的,而是由杂质和缺陷决定的,半导体中杂质越多,晶格缺陷越多,寿命就越短。这说明杂质和缺陷有促进复合的作用。这些促进复合过程的杂质和缺陷称为复合中心。间接复合指的是非平衡载流子通过复合中心的复合。这里只讨论具有一种复合中心能级的简单情况。
禁带中有了复合中心能级,就好像多了一个台阶,电子-空穴的复合可分两步走:第一步,导带电子落入复合中心能级;第二步,这个电子再落入价带与空穴复合。复合中心恢复了原来空着的状态,又可以再去完成下一次的复合过程。相对于复合中心能级Et而言,共有4个微观过程,如图5-3所示。
图5-3 间接复合
间接复合的4个过程:①俘获电子过程。复合中心能级Et从导带俘获电子。②发射电子过程。复合中心能级Et上的电子被激发到导带(①的逆过程)。③俘获空穴过程。电子由复合中心能级Et落入价带与空穴复合。也可看成复合中心能级从价带俘获了一个空穴。④发射空穴过程。价带电子被激发到复合中心能级Et上。也可以看成复合中心能级向价带发射了一个空穴(③的逆过程)。
半导体中载流子通过缺陷中心进行间接复合的基本模型,由Hall及由Shockley和Read各自独立推出。在Shockley-Read-Hall(S-R-H)模型中,假定:①半导体的掺杂水平不太高,没有使半导体产生简并;②缺陷中心浓度与多数载流子浓度相比很小。在这两个假定下,非平衡电子的浓度(Δn)与非平衡空穴的浓度(Δp)相等。在半导体内部,以μs为单位的复合寿命可表示如下:
(5-4)
式中 τn0为未被填充的缺陷中心俘获电子的时间常数,单位为μs;τp0为已被填充的缺陷中心俘获空穴的时间常数,单位为μs;n0为非简并半导体处于热平衡状态时的电子浓度,单位为cm-3;p0为非简并半导体处于热平衡状态时的空穴浓度,单位为cm-3;n1为费米能级EF=Et时,非简并半导体中电子的浓度,单位为cm-3;p1为费米能级EF=Et时,非简并半导体中空穴的浓度,单位为cm-3。
复合中心能级Et越深,寿命越小,所以深能级杂质对寿命影响极大,即使少量深能级杂质也能大大降低寿命。过渡金属杂质往往是深能级杂质,如Fe、Cr、Mo等杂质。
(3)表面复合对复合寿命测量的影响 实际上,复合寿命的测量在很大程度上受半导体样品的形状和表面状态的影响。例如,实验发现,经过吹砂处理或用金刚砂粗磨的样品,其寿命很短;而细磨后再经适当化学腐蚀的样品,寿命要长得多。实验还表明,对于同样的表面情况,样品越小,寿命越短。可见,半导体表面确实有促进复合的作用。表面复合是指在半导体表面发生的复合过程。表面处的杂质和表面特有的缺陷也在禁带形成复合中心能级,因而,就复合机构来讲,表面复合仍然是间接复合。
考虑到表面复合,实际测得的寿命值是体内复合和表面复合的综合结果。设这两种复合是单独平行地发生的,τ表示体复合寿命,τs表示表面复合寿命,那么有关系式
(5-5)
式中,τeff为有效复合寿命或表观寿命,即实际测量的寿命值。对硅片进行寿命测量,往往是为了确定硅片受污染的情况,而体复合寿命可以反映样品受污染的程度,故半导体测量中真正关心的是表征材料质量的体复合寿命。上式中,若τs项能忽略,则τ≈τeff。例如,当τs=10τ时,算得τeff=0.9τ,此时寿命的测量精度为,我们称τeff以10%的精度表征τ。
表面复合寿命主要由两项构成:载流子扩散到样片表面所引起的扩散项τdiff和表面复合引起的复合项τsr,因此,表面复合寿命可通过下面近似关系式计算
(5-6)
式中,D为少子的扩散系数,单位cm2/s;L为样品厚度,单位cm;S为表面复合速率,单位cm/s,描述表面复合的快慢,并假设两个表面的复合速率相等,其大小取决于表面状态。一般良好抛光面的表面复合速率约为104cm/s,而研磨面的表面复合速率更大(约为107cm/s,为载流子的饱和速率)。通过各种表面钝化处理,可以使S小于10cm/s。
3.微波反射光电导衰减法测量载流子复合寿命
通常寿命是用实验方法测量的,各种测量方法都包括非平衡载流子的注入和检测两个方面。最常用的注入方法是光注入和电注入,而检测非平衡载流子的方法很多。不同的注入和检测方法的组合就形成了许多寿命测量方法。
微波反射光电导衰减法(μ-PCD)是国家标准推荐的方法之一,其优点在于不需要绝对测量过剩载流子的大小,而是通过光电导进行相对测量。该方法可在有限的条件下通过比对某特定工艺前后载流子复合寿命测试值,识别引入沾污的工序,识别某些个别的杂质种类。本仪器即采用μ-PCD法。
μ-PCD法测量载流子复合寿命的原理示意图如图5-4所示。
图5-4 μ-PCD法测量载流子复合寿命的原理示意图
μ-PCD测量原理:微波信号在半导体表面反射,并检测反射信号的大小,当一束红外脉冲激光(能量略大于硅的禁带宽度)照射在硅片表面,在被照射区域内产生电子-空穴对,导致硅片的电导率发生改变,微波反射信号会随之改变。由于微波信号在空气中传播损失极小,可以认为微波反射信号的变化反映了硅片载流子浓度的变化。通过测量微波反射信号随时间的变化,即可得到载流子浓度随时间的变化,进而通过分析衰减曲线,得到有效复合寿命τeff。
前面已经从理论上分析了影响硅片寿命的有关因素,下面针对本实验所用的方法和设备,指出在实际操作过程中可能会出现的影响因素及消除或减缓影响的办法。
(1)表面处理 半导体测量中真正关心的是表征材料质量的体复合寿命,故应当抑制表面复合,例如对表面做钝化处理。常见的单晶硅表面钝化的方法有干氧钝化和碘乙醇溶液钝化等。综合考虑安全性和可操作性,在室温条件下碘-乙醇溶液钝化最为安全、方便。本实验即采用碘-乙醇溶液钝化处理。将硅片包在小塑料袋中,并向塑料袋中滴加足够钝化剂,使得在测量进行时,有一层钝化剂薄膜覆盖在硅片表面,利用钝化剂中的氢元素或卤素元素对硅片表面的悬挂键进行饱和,从而降低表面复合速率。注意:样片应始终保存在加厚密封塑料袋中,在向塑料袋中滴加完钝化剂后及时排出气泡,并尽量在短时间内完成测量。
(2)曲线畸变 经表面处理后的样片,实际测得的微波反射功率V的衰减往往并不是理想的指数衰减曲线,在光照消失后的最初阶段偏离理想曲线,如图5-5(a)或(b)所示(相关影响因素可参考后面介绍的“电导率”)。
图5-5 微波反射功率V随时间t的变化曲线
通过观察可知,当信号衰减40%~50%以后,实际曲线就与理想的指数衰减曲线基本吻合了。使得实际曲线与指数衰减曲线在起始段偏离的原因在于注入激光光强太强,破坏了小注入条件,存在光注入高次模非指数衰减的干扰,在高次模消失之后进行测量可将此效应减至最小。根据国家标准,经表面处理的硅片,一般利用其衰减信号峰值的5%~45%范围内的指数部分计算时间常数,该时间常数即为体复合寿命。
衰减信号峰值的5%~45%范围内的指数衰减函数所对应方程为y=y0+Ae-x/t,其中,y0、A、t均为待测常量。t就是复合寿命的值。通过数据拟合的办法就能够实现参数y0、A、t的回归,达到测量复合寿命的目的。
(3)注入水平 注入水平η是指在非本征半导体晶体或晶片内,由光子或其他手段产生的非平衡载流子浓度与平衡载流子浓度之比,即η=Δn/(n0+p0)。
当η≪1,即低注入(小信号)时,测得的寿命值与η的数值无关。但在要在低注入范围内进行测量,常常是不可能也不方便的。为了提高信噪比,常采用中高水平的注入,在这种情况下测得的寿命是注入水平的函数。下面将就复合寿命与注入水平的函数关系进行分析。
根据S-R-H模型,有
在低注入范围内,Δn可以忽略,上式简化为小信号复合寿命τ0,即少子寿命
(5-7)
上式表明,在低注入时,测得的复合寿命τ0与注入水平无关。
在高注入范围内,Δn是主要项,复合寿命变成
(5-8)
中等注入时,复合寿命可由τ0和τ∞联合表示
(5-9)
或
因此,当以τ(1+η)对η作图时,可得一直线,这条直线的零截距为τ0,其斜率为τ∞,此函数的直线性可用以验证S-R-H模型的正确性。
(4)注入水平的计算 硅片在脉冲作用期间吸收的光子密度Φ除以多数载流子浓度,即为注入水平η。其中光子密度Φ(单位光子/cm3)由下式给出
(5-10)
式中,f为入射激光被样品的吸收比率,一般在0.7~0.9,本实验取其中间值0.8;φ为入射激光强度,单位为W/cm2,或光子数/(cm2·s);tp为激光脉冲长度,单位为s;Φ1为每个脉冲期间的光子面密度,单位为光子/cm2;L为片厚,单位为cm。
(5)电导率 图5-6是某半导体样品在一固定微波频率下,微波反射系数随样品电导率的变化曲线(局部)。从图中可以看出,随着电导率的增加,微波反射系数逐渐下降,然后又逐渐上升。这个变化规律就对微波光电导测试技术提出了限制,若样品原始电导率在A点的对应值,注入光生载流子后,样品电导率变为B点的对应值,而两者的反射系数是一样的,即电导率的变化没有导致微波反射系数的变化,这时,我们无法通过探测微波反射率随时间的变化来反映电导率随时间变化的趋势,即无法通过微波探测的方法来得到少数载流子寿命,这种测试方法就失效了。
图5-6 反射系数随电导率的关系曲线
(6)其他因素 复合中心的浓度在硅片中的分布一般是不均匀的,所以在测试少子寿命时可对样片进行多点测试,并记录测量位置,测量点间距离。
硅中杂质的复合特性和温度密切相关,所以在测量寿命时应在相同温度下进行测量。
另外,本方法不适合检测非常薄的硅膜的寿命。若存在平行于表面的PN结或高-低结(P-P+或N-N+)可导致寿命测试的不正确。
对于硅片少子寿命的测量,不同的测试方法,测试结果可能会有出入,因为不同的注入方法、不同的表面状况,探测和算法也各不相同,因此少子寿命测试没有绝对的精度概念(目前无论是实验室内或实验室间的精度都未确立),也没有国际认定的标准样片的标准,目前国际上只有测试方法的标准,只有重复性、分辨率的概念。对于同一样品,不同测试方法之间需要做比对实验。由于少子寿命无法准确标定,国际上给出的测试标准,同一待测材料在不同测试仪器下少子误差在±135%内都是可以接受的。
三、实验设备与材料
ZKY-5305数字式硅片少子寿命实验仪。
图5-7为仪器外观示意图,图5-8为仪器结构框图,另外还有钝化剂及相关附件,以及数字示波器及装有相关软件的计算机。
图5-7 ZKY-5305数字式硅片少子寿命实验仪外观示意图
1—底壳;2—样品台;3—激光组件;4—波导管;5—环行器;6—检波器; 7—显示窗口;8—输出信号接口;9—同步信号接口;10—电源插座;11—机箱盖; 12—气弹簧;13—微波激光按钮及指示灯;14—激光强度调节旋钮
图5-8 ZKY-5305数字式硅片少子寿命实验仪仪器结构框图
①底壳:含有微波源、隔离器和内部电路。微波源用于产生固定频率和功率的微波,隔离器起隔离和单向传输作用。
②样品台:含有二维刻度标尺、红外滤光片,用于承载被测样品,并可对样品进行定位。
③激光组件:用于发射激光,并提供同步信号。
④波导管:用于传输微波。
⑤环行器:使微波能量按一定顺序单向传输的铁氧体器件。
⑥检波器:用于检测微波信号。
⑦显示窗口:用于显示测试盘中心表面的激光的光子面密度数值,单位:1013光子/cm2。
⑧输出信号接口:输出来自检波器经放大器放大后的信号。
⑨同步信号接口:输出来自激光组件的信号作为同步信号。
⑩电源插座:接AC220V/50Hz的电源。
机箱盖:特别注意,由于机箱盖较重,使用时请缓慢开启或关闭机箱盖,避免伤手。
气弹簧:对机箱盖的运动起一定的缓冲作用。
微波激光按钮及指示灯:按钮按下时,指示灯点亮,微波源和激光器同时工作;反之指示灯灭,微波源和激光器均不工作。特别注意:微波激光指示灯亮时,严禁直视样品台,避免激光对眼睛造成伤害。
激光强度调节旋钮:用于改变激光输出的强度或光子面密度。
本仪器配有硅片样品放置于样品盒(或晶圆盒)中,钝化剂为0.08mol/L碘乙醇钝化剂装于密封滴瓶中。
数字示波器(RIGOL公司的DS1102E数字存储示波器)。
实验提供两片硅片样品:分别为N型、P型各一片,分别记为样品A和样品B,对应掺杂浓度见样品参数标贴,轻掺杂时,可认为室温下杂质全部电离,多数载流子浓度等于掺杂浓度。
四、实验内容和步骤
实验前准备:打开数字示波器和实验仪器。仪器上的输出信号接口与数字示波器CH1通道相连,同步信号接口和数字示波器CH2通道相连。设置好数字示波器(参见附录“数字示波器的设置”)。
1.研究钝化和注入水平对寿命测量的影响
(1)记录硅片类型、厚度L和掺杂浓度(见样品参数标贴)于表5-1。
(2)确保微波激光开关处于关闭状态(对应指示灯熄灭)。缓慢开启机箱盖至机箱盖完全打开。将未做表面钝化处理或钝化效果基本消退的待测硅片中心置于测量台中心点(0,0)处(单位默认为mm,下同)。若样品直径为2in(即50.8mm),则当硅片中心位于(0,0)时,硅片外圆轮廓至少应经过(-25.4,0)、(25.4,0)、(0,-25.4)、(0,25.4)四点中的三个点。若样品直径为3in(即76.2mm),则对应经过(-38.1,0)、(38.1,0)、(0,-38.1)、(0,38.1)四点中的三个点。直径4in、5in……依此类推。
(3)缓慢关闭机箱盖至机箱盖完全闭合。打开微波激光开关(对应指示灯点亮),调节光子面密度Φ1为一较小值(但需要有信噪比较好的衰减信号波形)。利用示波器存储衰减信号数据(详见附录“数字示波器的设置”,下同),记录光子面密度和对应的文件名称于数据记录表(钝化前实验数据列)。
(4)关闭微波激光开关(对应指示灯熄灭),缓慢开启机箱盖至机箱盖完全打开。然后将该硅片进行表面钝化处理(滴加约10滴钝化剂或能在其表面形成薄薄的一层钝化剂即可,并及时排除气泡)。在相同位置、相同光子面密度下,调节示波器,利用示波器存储衰减信号数据,并记录光子面密度和对应的文件名称于表5-1中(钝化后实验数据列)。
表5-1 钝化和注入水平对寿命测量的影响
(5)逐渐增大光子面密度,重复利用示波器存储衰减信号数据,并记录光子面密度和对应的文件名称于数据记录表,直到样品包含1组钝化前的数据和9组钝化后的数据。
(6)测量完毕,关闭微波激光开关(对应指示灯熄灭),缓慢开启机箱盖至机箱盖完全打开,取出样品归置于晶圆盒中保存。然后缓慢关闭机箱盖至机箱盖完全闭合。
更换样品,重复步骤(1)~(5)。
2.测量复合寿命的分布(选做)
将样品放置在样品台上的不同位置,样品台上有坐标网格作参考,可以通过改变样品在样品台上的位置,测量样品不同位置处的复合寿命值。
五、数据记录及处理
1.数据记录
2.利用“数字式硅片少子寿命教学辅助及数据处理软件”处理数据并生成实验报告
将U盘插入计算机USB接口,确认U盘安装成功。
(1)修改配置文件 在安装好的程序文件夹下找到配置文件“ZKY5305.ini”,如图5-9所示位置。
图5-9 配置文件“ZKY5305.ini”
用excel打开某一“.csv”格式文件,并确认有效数据为连续并列两列,且时间列在左。如图5-10所示,D、E两列为有效数据,且D列为时间列,有效数据首位置为D1。
图5-10 “.csv”格式文件
配置文件中“First_In_Excel=A1”表示读入的有效数据首位置为A1。针对图5-10所示“.csv”文件,配置文件应将“A1”改为“D1”。
配置文件中“X_Axis_Scale=1.0”表示X轴(时间)单位的值与软件内部计算使用的时间单位(秒)的比值关系。针对上图所示“.csv”文件,单元格A11和B11表明时间单位为秒,故配置文件“X_Axis_Scale=1.0”保持不变。
配置文件中“Y_Axis_Scale=1.0”表示Y轴(电压)单位的值与软件内部计算使用的电压单位(伏)的比值关系。针对上图所示“.csv”文件,单元格A8和B8表明电压单位为V,故配置文件“Y_Axis_Scale=1.0”保持不变。
以上三处设置完成后,保存修改后的配置文件。若“.csv”格式发生变化,需重新设置配置文件上述三个地方。
(2)运行软件并处理数据 双击程序运行图标,进入程序主界面(见图5-11)。
图5-11 数据处理软件主界面
在“学生信息”栏,添加学生信息。在“硅片信息”栏,单选“硅片类型”和“是否钝化”,手动添加硅片厚度和掺杂浓度数据。硅片吸收率程序默认为固定值0.8。
在“处理的数据文件信息”栏,单击“选择文件”,导入需要的“.csv”文件(在导入之前该文件不能被其他程序占用),然后手动添加该“.csv”文件对应的光子面密度值,软件会自动计算出注入水平。
点击“拟合”,软件自动进入到“采用指数拟合以计算复合寿命”窗口(见图5-12)。
图5-12 “指数拟合计算复合寿命”窗口
点击“拟合参数t,A,y0”,软件会在短暂计算后自动绘出拟合曲线,并添加“拟合y值”及参数t,A,y0。
点击“退出”,返回到主界面,此时主界面会自动填入峰值、复合寿命τ、τ(1+η)的值。
点击“把τ、η值加入SRH模型验证数据表中”,相关信息会添加到“验证S-R-H模型并得到少子寿命”(见图5-13)栏中的相应列。
图5-13 “验证S-R-H模型并得到少子寿命”窗口
导入同一硅片的其他“.csv”文件,重复上述步骤,得到同一硅片一系列不同光子面密度(即不同注入水平)下的各种信息。
点击“拟合参数a、b”,软件自动进入到“验证S-R-H模型并得到少子寿命”窗口。
点击“拟合参数a、b”,软件会在短暂计算后自动绘出拟合曲线,并添加“拟合y值”及参数a、b。
点击“退出”,返回到主界面,此时主界面会自动填入结果参数a、结果参数b的值,其中b的值(单位μs)即为计算得到的少子寿命。
点击“生成实验报告”按钮生成实验报告(目前实验报告只支持同一硅片,1组有效钝化前数据和9组有效钝化后数据,否则影响少子寿命计算的准确性)。
实验报告自动绘制复合寿命与注入水平的关系曲线,将该关系曲线与式(5-9)进行比较,试分辨P型硅片的杂质类型是元素铁还是铁-硼对。
实验报告自动绘制τ(1+η)与η的关系曲线,该曲线是否为一直线?该曲线的直线性是如何验证S-R-H模型的正确性的?由该直线方程得到的硅片少子寿命是多少?扩散长度是多少?
六、思考题
1.如何确定光注入是否处于小注入情况?为何实验中要采用小注入的光注入?
2.实验得到的载流子寿命是否包含了表面复合的影响?应该如何得到少数载流子的体寿命?