半导体材料是微电子、光电子和太阳能等工业的基石，而其电学性能、光学性能和机械性能将会影响半导体器件的性能和质量，因此，半导体材料性能和结构的测试和分析，是半导体材料研究和开发的重要方面。本书主要介绍半导体材料的各种测试分析技术，涉及测试技术的基本原理、仪器结构、样品制备和应用实例等内容:包括四探针电阻率、无接触电阻率、扩展电阻、微披光电导衰减、霍尔效应、红外光谱、深能级瞬态谱、正电子1里没、荧光光谱、紫外.可见吸收光谱、电子束诱生电流、I-V和ιy等测试分析蜘忙。
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前言
第1 章电阻率测试 1
1.1 探针法 1
1.1.1 半导体材料的电阻率和载流子浓度 1
1.1.2 探针法测试电阻率的基本原理 3
1.1.3 四探针法的测试设备 14
1.1.4 样品制备及测试过程注意事项 16
1.1.5 四探针测试的应用和实例 19
1.2 元接触法 20
1.2.1 元接触法测试原理 21
1.2.2 元接触式涡流法测试设备 24
1.2.3 样品制备及测试过程注意事项 26
1.2.4无接触测试的应用和实例 27
参考文献 28
第2 章扩展电阻测试 31
2.1 扩展电阻测试的基本原理 31
2 1.1 单探针结构扩展电阻的测试原理 32
2 1.2 二探针和主探针结构的测试原理 34
2.1.3 三种探针结构形式的比较 37
2.2 扩展电阻测试系统 37
2.3 扩展电阻测试的样品 39
2.3.1 扩展电阻法样品的磨角 39
2.3.2 扩展电阻法样品的制备 40
2.4扩展电阻测试的影响因素 41
2.4.1 扩展电阻法测量过程中应注意的问题 41
2.4.2 扩展电阻法测量浅结器件结深和杂质分布时应注意的问题 43
2.5 扩展电阻测试的应用和实例 44
2.5.1 硅晶体电阻率微观均匀性的测量 44
2.5.2 硅晶体中氧浓度及其分布的测量 44
2.5.3 硅晶体离子注人层的测试 47
2.5.4 硅外延层厚度和载流子浓度的测试 48
2.5.5 硅归结和器件结构的测试 50
2.5.6 硅晶体中杂质扩散特性的测试 51
参考文献 53
第3 章少数载流子寿命测试 54
3.1 少数载流子的寿命 54
3.1.1 非平衡载流子的产生 54
3 1.2 非平衡载流子寿命 54
3.2 少数载流子寿命测试的基本原理和技术 59
3.2.1 少数载流子寿命的测试 59
3.2.2 直流光电导衰退法 59
3.2.3 高频光电导衰退法 65
3.2 4表面光电压法 68
3.2 5少子脉冲漂移法 69
3.3 微波光电导衰退法 71
3.3.1 微波光电导测试基本原理 71
3.3.2 微波光电导测试系统和设备 74
3.3.3 微波光电导测试样品 77
3 3.4微波光电导测试影响因素 77
3.3.5微波光电导测试的应用和实例 84
参考文献 92
第4 章少数载流子扩散长度测试 93
4.1 表面光电压测试原理 94
4 1.1 古德曼关系 94
4 1.2 少子扩散长度 98
4 1.3 理论修正 102
4.2 表面光电压测试系统 106
4.3 表面光电压测试样品和测试工艺 108
4.3.1 测试样品 108
4.3.2 测试工艺 110
4.4表面光电压测试影响因素 110
4.4.1 吸收系数 111
4.4.2 反射率 111
4.4.3 探针及光斑直径 111
4.4.4温度 112
4.4.5 表面复合 112
4.4.6 陷阱 112
4.4 7 扫描方式 112
4.5 表面光电压测试的应用和实例 113
4.5.1 硅片中的Fe浓度测试
4.5 2 多晶硅薄膜性能表征 115
4.5.3 化合物半导体InP性能表征 116
参考文献 117
第5章霍尔效应测试 120
5.1 霍尔效应的基本理论 120
5 1.1 霍尔效应的基本原理 120
5 1.2 范德堡测试技术 122
5.2 霍尔效应的测试系统 125
5.2.1 霍尔效应测试仪的结构 125
5.2.2 霍尔效应仪的灵敏度 126
5.3 霍尔效应的样品和测试斗 127
5.3.1 霍尔效应测试的样品结构 127
5.3.2 霍尔效应测试的测准条件 128
5.3.3 霍尔效应测试步骤 130
5.4霍尔效应测试的应用和实例 131
5.4.1 硅的杂质补偿度测量 131
5.4.2 ZnO 的载流子浓度、迁移率和补偿度测量 134
5.4.3 硅超浅结中载流子浓度的深度分布测量 135
参考文献 138
第6 章红外光谱测试 1399
6.1 红外光谱测试原理 139
6 1.1 红外光谱测试的基本分类 139
6 1.2 傅里叶变换红外光谱测试的基本原理 140
6 1.3傅里叶变换红外光谱测试的特点 142
6.2 傅里叶变换红外光谱的测试系统 143
6.3 红外光谱测试的样品和影响因素 146
6.3.1 测试样品制备 146
6.3.2 测试影响因素 146
6.4傅里叶红外光谱的应用和实例 147
6.4.1 硅晶体中杂质和缺陷的测量 147
6.4 2 呻化嫁中杂质和缺陷的测量 163
6.4.3 错中杂质的测量 168
6.4.4氮化嫁中杂质的测量 170
参考文献 171
第7 章深能级瞬态谱测试 173
7.1 深能级瞬态谱测试的基本原理 174
7 1.1 陷阱中心的基本电学性质 174
7 1.2 陷阱对自由载流子的悴获和发射 175
7 1.3 陷阱中心引起的电容瞬态变化177
7.2 深能级瞬态谱测试技术 182
7.2.1 Boxcar 技术182
7.2.2 双脉冲Boxcar 技术184
7.2.3 Lock-in 技术 185
7.2.4 CC-DLTS技术187
7.2.5 傅里叶变换DLTS技术 188
7.2.6 Lap1ace 转换的DLTS技术 190
7.2.7 光生电导DLTS技术192
7.2.8 扫描DLTS技术 194
7.3 深能级瞬态谱测试信号的分析 195
7.3.1 俘获截面和能级位置的测量195
7.3.2 陷阱深度分布的测量 197
7.3.3 电场效应和德拜效应的测量 197
7.3.4扩展缺陷的DLTS 谱特征 199
7.4深能级瞬态谱测试系统及品质因子 200
7.4.1 DLTS 测试系统 200
7.4.2 DLTS 测试系统的品质因子 201
7.5 深能级瞬态谱测试样品 203
7.5.1 DLTS 样品要求 203
7.5.2 欧姆接触 204
7.5.3 肖特基接触 205
7.6 深能级瞬态谱测试的应用和实例 205
7.6.1 GaAs 薄膜缺陷的测量 205
7.6.2 硅晶体点缺陷的测量 209
7.6.3 硅晶体金属杂质的测量 212
7.6.4硅晶体位错和氧化诱生层错的测量 215
7.6 呈硅晶体氧沉淀的测量 218
7.6.6 SDLTS 的应用实例 219
参考文献 221
第8 章E 电子湮没谱测试 223
8.1 正电子湮没的基本原理 223
8.1.1 正电子湮没的过程 224
8 1.2 正电子湮没谱 227
8.2 正电子湮没的测试和系统 2322
8.2.1 未经调制的正电子技术 232
8.2.2 慢正电子技术.234
8.3 正电子湮没谱测试的应用和实例 236
8.3.1 空位点缺陷的测量 236
8.3.2 空位-杂质复合体的测量 239
8.3.3 空洞(void)的测量 241
8.3.4负离子及位错的测量 243
参考文献 246
第9 章光致荧光谱测试 248
9.1 光致荧光的基本原理 249
9 1.1 光致荧光基本概念 249
9 1.2 荧光辐射寿命和效率 251
9 1.3 半导体材料中的辐射复合 252
9.2 光致荧光谱测试技术 261
9.2.1 光致荧光谱特征 261
9.2.2 光致荧光谱类型 263
9.3 光致荧光测试系统和样品 269
9.3.1 光致荧光测试系统 269
9 3 2 测试样品 271
9.3.3 光谱校正 272
9.4光致荧光谱测试的应用和实例 273
9.4.1 杂质及其浓度的测量 273
9 4 2 化合物组分的测量 274
9.4.3 成分均匀性的测量 275
9.4.4位错的测量和表征 276
9.4.5 晶体质量的表征278
9.4.6 纳米半导体材料的测量279
参考文献 281
第10 章紫外可见吸收光谱测试 284
10.1 光吸收的基本原理 2844
10.1.1 光的吸收 284
10.1.2 朗伯-比耳定律 285
10.1.3 固体中光的吸收规律 287
10 1.4 半导体材料中光的吸收规样 288
10.2 紫外一可见光分光光度测试原理 290
10.2.1 紫外可见光分光光度计 290
10.2.2 紫外可见光分光光度计测试原理 291
10.3 紫外一可见光分光光度计系统 291
10.3.1 紫外可见光分光光度计构成 291
10.3.2 紫外-可见光分光光度计发展.田 293
10.4紫外可见吸收光谱测试的应用和实例 294
10.4.1 能带带隙的测量 294
10.4.2 掺杂剂浓度的测量 296
10.4.3 纳米半导体尺寸的测量 298
10.4.4 纳米半导体材料的生长监控 300
参考文献 301
第11 章电子束诱生电流测试 303
11.1 电子束诱生电流测试的基本原理 304
11.1.1 多余载流子的产生 304
11.1.2 载流子漂移和扩散 306
11.1.3 载流子复合 306
11.1.4 电流信号收集 307
11.1.5 EBIC 衬度和分辨率 309
11.1.6 EBIC 衬皮图像的理论模型 309
11.2 电子束诱生电流测试半导体参数的原理 310
11.2.1 Y、数载流子扩散长度 310
1 1.2.2 表面复合速率 313
1 1.2.3 掺杂杂质条纹衬度 314
11.3 电子束诱生电流测试缺陷和杂质的原理 315
11.3.1 缺陷EBIC衬度的起源 315
1 1.3.2 缺陷EBIC衬度的理论模型 316
1 1.3.3缺陷的EBIC衬度与温度的关系(C-T 曲线) 317
1 1.3 4缺陷EBIC衬度与注人的关系(C鸣曲线) 318
11.4 电子束诱生电流测试系统和样品 319
11.4.1 EBIC 测试系统 319
11.4.2 EBIC 测试样品 319
11.5 电子束诱生电流测试的应用和实例 321
11.5.1 位错的EBIC测试 321
1 1.5.2 层错的EBIC测试 323
11.5.3 晶界的EBIC测试 324
1 1.5 4氧杂质的EBIC测试 330
1 1.5 5金属杂质的EBIC测试 332
1 1.5.6 氢钝化效果的测试 333
11 当pn结二极管漏电流测试 335
11.5.8 MOS 结构的EBIC 测试 336
1 1.5.9 其他半导体材料和器件的测试 341
参考文献 345
第1口2 章I-V 和C-V 测试 352
12.1 I-V 测试的基本原理 353
12.2 C-V测试原理 356
12.2.1 pn 结构c-V测试原理 356
12.2.2 肖特基结的c-V特性 360
12.2.3 MIS 结构的c-V特性 362
12.3 I-V和c-V测试系统 369
12.4 I-V和c-V测试的样品和影响因素 370
12.4.1 I-V和c-V的样品制备 370
12.4.2 C-V测量的影响因素 372
12.5 I-V 和C-V测量的应用和实例 373
12.5.1 金半(金属一半导体)接触类型的确定 373
12.5 2 太阳电池参数的测量 374
12 5 3 半导体材料电阻率的测量 375
12.5.4半导体材料导电类型的确定 .376
12.5.5 掺杂浓度的测量 376
12.5.6 肖特基势垒高度的确定 379
12.5 7 归结串联电阻的测量 380
参考文献 381
京公网安备 11010102004214号