具体测试对象:
金刚石薄膜,超宽禁带氧化物
宽禁带半导体单晶(如 4H-SiC、GaN、AlN)
绝缘栅/半导体异质结界面等
1 项目介绍
原理:利用能量连续可调的低能电子束(通常为 5~20 eV)轰击半导体表面,电子跃迁并弛豫至未占据的空轨道(导带)时,会辐射出特征光子。通过高灵敏度光学探测器收集这些光子,测定其能量分布,从而直接描绘材料费米能级以上的未占据态能带结构。
作用:测量未占据态的态密度、导带底位置、电子亲和势(X),以及表面偶极子对真空能级的推移。能够联用紫外光电子能谱(UPS,测价带)直接、准确地拼图出宽禁带半导体的完整表面物理带隙;诊断绝缘栅介质与宽禁带半导体界面处诱导的导带偏移;探测决定漏电流分布的表面深能级空缺陷。
2 样品要求
由于需要向样品连续注入电子束,若宽禁带材料本身是高阻绝缘体(如高纯金刚石或极厚的 AlN 外延层),表面会迅速积聚巨量负电荷。这种极强的库仑斥力会严重排斥后续的入射电子,导致测得的导带能级发生数个电子伏特的严重非物理漂移。绝缘样品必须极薄或接地放电很强。
3 常见问题
3.1 表面电荷效应。
当测试掺杂浓度极低的半绝缘型 SiC 或 Ga2O3 时,注入电子无法及时导走。这种动态累积的表面负电势相当于给样品叠加了一个未知的反向偏压,使得所有未占据态能级整体向高能方向发生严重假性位移。此时提取的导带底(CBM)与电子亲和势完全失去真实的物理意义。

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