具体测试对象:
高阻或半绝缘半导体体单晶(Si、GaAs、InP等)
宽禁带半导体外延层(GaN、SiC、Ga₂O₃等)、补偿型半导体薄膜
辐照或离子注入改性半导体、二维半导体材料、有机半导体薄膜等
原理:以能量大于半导体带隙的光脉冲激发样品,使深能级缺陷被光生载流子填充。光脉冲结束后,被俘获载流子以热发射方式从陷阱释放回能带,引起结电容或电流的瞬态变化。通过率窗分析电容瞬态时间常数随温度的变化,获得缺陷能级位置、浓度及俘获截面。
作用:表征高阻或半绝缘半导体中深能级缺陷,填补传统DLTS依赖电脉冲注入而难以测量高阻材料的局限。可定量提取缺陷激活能、浓度及俘获截面,鉴别影响载流子寿命的关键陷阱能级,评价辐照损伤、退火恢复及工艺引入缺陷,为探测器及高频器件的材料品质评估提供缺陷谱指纹。
样品须制备成肖特基结、PN结或异质结以提供耗尽层电容,且耗尽区内存在待测陷阱。高阻样品须选用透明或半透明肖特基接触,如薄金或ITO电极,以确保光脉冲可穿透到达耗尽区。欧姆接触电极须可靠,接触电阻不影响瞬态信号测量。光脉冲波长须短于样品吸收边,光子能量足够填充深能级陷阱。样品在测试温度范围内结漏电流须远小于瞬态电流信号。
3.1光脉冲穿透深度与耗尽区空间失配。
光脉冲在半导体中的穿透深度若远小于耗尽层宽度,光生载流子仅分布于近表面区域,耗尽层深处的陷阱未被有效填充,导致深能级浓度被显著低估。对策是选用穿透深度更大的长波长光脉冲,或制备半透明肖特基接触以增加入射光通量,并通过变波长测量验证陷阱填充的饱和度。
3.2持续光电导效应干扰。
部分半导体中存在与深能级陷阱相关的持久光电导效应,光脉冲停止后陷阱释放时间极长,导致电容瞬态基线持续漂移,无法在有限时间窗内恢复至热平衡初始状态。该漂移与陷阱发射瞬态信号重叠,使率窗分析失效。须在数据采集前充分暗态恢复,或采用双脉冲序列和基线校正算法予以分离。

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