专利名称：一种测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置和方法
一种测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置和方法技术领域
本发明属于半导体材料光电技术领域，尤其涉及一种测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置和方法。
背景技术：
测量半导体材料禁带宽度有许多种方法[I]，如光吸收系数法，光电导法，荧光光谱法，晶体管电参数测量法，光生伏特效应法和光致发光激发谱[2]等。
光吸收系数法、光电导法、光致发光激发谱法等测量直接带隙材料的禁带宽度，易受到激子吸收或激子发射、本征带与浅杂质之间的吸收或辐射复合等因素影响，给精确测量禁带宽度带来困难。由于激子吸收或激子发射、本征带与浅杂质之间的吸收或辐射复合的能量位置非常靠近禁带能量位置，在室温下很难直接确定它们的精确位置，需要根据它们在不同低温情况下的情况加以区别定位，因此，光吸收系数法、光电导法、光致发光激发谱法等测量直接带隙材料的禁带宽度方法，很难有效避免激子吸收或激子发射、本征带与浅杂质之间的吸收或辐射复合等因素对测试禁带宽度精度的影响；此外在测量过程中需要进行光谱响应修正或光致发光激发谱归一化，测量比较复杂繁琐。发明内容
(一)要解决的技术间题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置和方法，以有效避免激子吸收或激子发射、本征带与浅杂质之间的吸收或辐射复合等因素对测试禁带宽度精度的影响，以及简化测量程序。
( 二 )技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置， 包括
一光源1，用于提供光束，激发待测样品3的肖特基势垒区域，使待测样品3发出光荧光；
一第一透镜2，位于待测样品3前，汇聚光源I发出的光束到待测样品3的肖特基势鱼区域内；
一待测样品3，放置在样品台上，该待测样品3的肖特基势垒区域表面与入射的光束成一定角度，使该待测样品的肖特基势垒区域表面发出的光荧光进入第二透镜5和单色仪6，且该待测样品的肖特基势垒区域表面反射的光束不进入第二透镜5和单色仪6 ；
一源表4，与待测样品3连接，用于向待测样品3提供反向偏置电压；
一第二透镜5，放置在垂直于待测样品3的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚待测样品3发出的光荧光，入射到其后的单色仪6入射狭缝里；
一单色仪6，用于接收待测样品3的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长进行扫描，出射光入射到其后的探测器组件7的接受区；
一探测器组件7，用于测量待测样品3发出的光荧光经单色仪6选定波长下的光强度；
一计算机8，用于控制源表4、单色仪6和探测器组件7，实现源表4对待测样品3 的不同反向偏置电压的设定，通过控制单色仪6和探测器组件7获取待测样品3在反向偏压下的光荧光光谱强度分布数据，得到待测样品3在不同反向偏置电压下肖特基势垒区域的光突光光谱强度分布。
为达到上述目的，本发明提供了一种应用所述装置测量直接带隙半导体材料的禁带宽度的方法，包括
步骤I :光源发出的光束由第一透镜聚焦到待测样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑面积小于肖特基势垒区域的面积；
步骤2 :调整待测样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使待测样品表面反射的光束不进入第二透镜和单色仪；
步骤3 :源表与待测样品连接，向待测样品提供反向偏置电压；
步骤4:第二透镜放置在垂直于待测样品的表面方向的前方，汇聚待测样品发出的光荧光，入射到其后的单色仪的入射狭缝；
步骤5 :单色仪接收待测样品发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描，单色仪的出射光入射到其后的探测器接受区；
步骤6 :探测器组件对单色仪的出射光进行测量，得到待测样品在设定反向偏压下的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；
步骤7 :计算机控制源表、单色仪和探测器组件，测量待测样品在设定反向偏置电压下光荧光的光谱特性，得到直接带隙半导体材料的禁带宽度。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果
本发明提供的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置和方法，由于肖特基势垒样品在较大反向偏压下会使靠近肖特基势垒接触金属侧的半导体中的价带顶上有大量的空穴聚集，形成反型层，此区域价带顶的能量状态被空穴占据，利用带间吸收测得的带隙向高能方向移动(蓝移)，因此该区域对光子能量等于禁带宽度的光变得近似透明。有光子能量大于禁带宽度的光照射该区域时产生非平衡载流子电子-空穴对，光生电子驰豫到导带底，价带的空穴由反型层的空穴和驰豫到价带顶的光生空穴组成，反型层价带上的空穴浓度随着反向偏压的增加而增加，反型层厚度也增加，光子能量在禁带宽度附近很窄的范围内的辐射复合随反向偏压的增加而加强。光子能量等于禁带宽度的光荧光(导带底电子和价带顶空穴复合发出的光)强度会随着反向偏压的增加而加强的最快。利用两个反向偏压 U1' U2 (U1 < U2)下光荧光强度Pp P2之差AP21 = P2-P1的最大峰值所对应的光子能量来得到禁带宽度。由于激子发射、本征带与浅杂质之间的辐射复合等强度是随着反向偏压的增加而减弱的，它们在高反向偏压与在低反向偏压下的强度差是负值，而确定禁带宽度的位置是高、低反向偏压下强度差正数部分最大值所处的位置，因此激子发射、本征带与浅杂质之间的辐射复合等因素对确定禁带宽度位置没有影响。这样可以避免激子发射、本征带与浅杂质之间的辐射复合等因素对测量结果的影响，无需进行响应纠正和归一化。该发明实现了直接带隙半导体材料禁带宽度的精确定位，测试精度高，测试简单，显示也非常直观。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明其后，其中
图I是依照本发明实施例的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置的示意图2是本发明还提供的应用图I所述装置测量直接带隙半导体材料的禁带宽度的方法流程图3是GaN肖特基探测器分别在反向偏压2V、15V下的光荧光光谱强度分布；
图4是GaN肖特基探测器在反向电压变化Λ U21 = 15V-2V时对应的光荧光强度变化情况；
图5是GaN肖特基探测器在反向电压变化Λ U21 = 15V-2V时对应的光荧光强度变化情况。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
通常认为直接带隙半导体材料制成的肖特基探测器的光荧光强度随着反向偏压的增加而减弱(即光荧光淬灭现象)，但是本发明利用光子能量在禁带宽度附近很窄范围内的光荧光强度随着肖特基势垒探测器反向偏压(反向偏压较大)的增加而增强现象，测试该直接带隙半导体材料的禁带宽度Eg。本发明的实现原理如下
随着测试样品反向偏压的增加，靠近金属一侧的半导体表面附近区域的势垒高度增加，此区域价带上的空穴浓度增加。由于较大反向偏压会使靠近肖特基势垒接触金属侧的半导体中的价带顶上有大量的空穴聚集，形成反型层，此区域价带顶的能量状态已经被空穴占据，利用带间吸收测得的带隙向高能方向移动(蓝移)。因此该区域对光子能量等于禁带宽度的光变得近似透明。反向偏压的增加，不仅会使具有这种效应的区域宽度增加，同时，空穴浓度也相应增加。若有光子能量大于禁带宽度的光照射该区域时产生非平衡载流子电子_空穴对，所产生的电子、空穴的能量可以比在导带底电子、价带顶空穴的高。这些光激发的电子、空穴在很短的时间内，分别通过载流子之间以及晶格的散射、声子过程等驰豫到导带底、价带顶，这个时间为能量驰豫时间远小于过剩载流子的平均存在时间。光照激发产生非平衡载流子电子、空穴的绝大部分分别被耗尽区的电场扫到半导体体材料一侧、 肖特基势垒接触金属侧，形成光电流。未被扫出的非平衡载流子电子、空穴通过辐射或非辐射复合而耗尽。这些未被扫出的非平衡载流子中的电子数量很少，分布在导带的底端。反型层价带上的空穴由反型层的空穴和驰豫到价带顶的光生空穴组成，在反型层有大量空穴聚集，分布在价带的顶端，随着反向偏压的增加而增加，反型层厚度也增加，光子能量在禁带宽度附近的辐射复合随反向偏压的增加而加强。光子能量等于禁带宽度的光荧光(导带底电子和价带顶空穴辐射复合发出的光)强度会随着反向偏压的增加而加强的最快。依次改变待测样品的反向偏压，得到相应反向偏压下待测样品的光荧光光谱强度分布情况，从而可以得到相应反向偏压变化下的光荧光强度变化。
设定待测样品反向偏压U1，测量待测样品在反向偏压U1下的光荧光光谱强度分布为P:。再改变待测样品反向偏压为U2 (U2 > U1)，相应该偏压下待测样品的光荧光光谱强度分布为P2。在反向电压变化AU21 = U2-U1时，相应反向电压变化AU21时对应的光荧光强度变化是P2与P1 二者之差Λ P21 = P2-P1,曲线Λ P21 (正数部分)的最大峰值处的波长相对应的光子能量就是所测试的直接带隙半导体材料的禁带宽度Eg。
通过该测试装置和方法测出直接带隙半导体材料的禁带宽度，为分析直接带隙半导体材料的材料特性提供了一种测试工具和方法。测得的直接带隙半导体材料的禁带宽度精度高，显示也非常直观。
基于上述实现原理，图I示出了依照本发明实施例的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置的示意图，该装置包括
一光源1，用于提供光束，激发待测样品3的肖特基势垒区域，使待测样品3发出光荧光；
一第一透镜2，位于待测样品3前，汇聚光源I发出的光束到待测样品3的肖特基势鱼区域内；
一待测样品3，放置在样品台上，该待测样品3的肖特基势垒区域表面与入射的光束成一定角度，使该待测样品的肖特基势垒区域表面发出的光荧光进入第二透镜5和单色仪6，且该待测样品的肖特基势垒区域表面反射的光束不进入第二透镜5和单色仪6 ；
一源表4，与待测样品3连接，用于向待测样品3提供反向偏置电压；
一第二透镜5，放置在垂直于待测样品3的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚待测样品3发出的光荧光，入射到其后的单色仪6入射狭缝里；
—单色仪6，用于接收待测样品3的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长进行扫描，出射光入射到其后的探测器组件7的接受区；
一探测器组件7，用于测量待测样品3发出的光荧光经单色仪6选定波长下的光强度；
一计算机8，用于控制源表4、单色仪6和探测器组件7，实现源表4对待测样品3 的不同反向偏置电压的设定，通过控制单色仪6和探测器组件7获取待测样品3在反向偏压下的光荧光光谱强度分布数据，得到待测样品3在不同反向偏置电压下肖特基势垒区域的光突光光谱强度分布。
其中，所述光源I为光子能量大于待测样品的禁带宽度的激光光源，例如氦镉激光器。
所述第一透镜2将光源I发出的光束汇聚到待测样品3的肖特基势垒区域，入射到待测样品3的肖特基势垒区域时的光斑面积小于待测样品3的肖特基势垒区域的面积。
所述待测样品3的肖特基势垒区域表面与入射的光束成一定角度，且入射的光束与待测样品3表面的反射光束成一定角度，使该待测样品的肖特基势垒区域表面反射的光束不进入第二透镜5和单色仪6。
所述待测样品3是待测直接带隙半导体材料制成的肖特基势垒探测器样品，基本结构是透明电极_待测非故意掺杂或轻掺杂直接带隙半导体_重掺杂η型同质或异质半导体，其禁带宽度大于待测直接带隙半导体。
所述第二透镜5对从待测样品3发射出来的光荧光进行汇聚，入射到单色仪6的入射狭缝里。7
所述单色仪6对待测样品3的肖特基势垒区域发出的光荧光进行波长进行扫描， 出射光入射到其后的探测器组件的接受区。
所述探测器组件7是光电二极管或光电倍增管及驱动、数据读出附件，用于测量从单色仪6出射相应波长下光突光的强度。
所述计算机8控制源表4、单色仪6和探测器组件7，接收加在待测样品3的反向偏置电压，实现源表4对待测样品3的不同反向偏置电压的设定，通过控制单色仪6和探测器组件7获取待测样品3在反向偏压下的光荧光光谱强度分布数据，得到待测样品3在不同反向偏置电压下肖特基势垒区域的光荧光光谱强度分布。
在反向偏压UpU2下的光荧光光谱强度分布分别为P1J2，二者之差AP21 = P2-P1, 曲线AP21正数部分的最大峰值处的波长相对应的光子能量就是所测量的直接带隙半导体材料的禁带宽度Eg，其中U1 < U20
基于图I所述的依照本发明实施例的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置的示意图，本发明还提供了一种应用该装置测量直接带隙半导体材料的禁带宽度的方法， 如图2所示，该方法包括以下步骤
步骤I :光源发出的光束由第一透镜聚焦到待测样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑面积小于肖特基势垒区域的面积；
步骤2 :调整待测样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使待测样品表面反射的光束不进入第二透镜和单色仪；
步骤3 :源表与待测样品连接，向待测样品提供反向偏置电压；
步骤4:第二透镜放置在垂直于待测样品的表面方向的前方，汇聚待测样品发出的光荧光，入射到其后的单色仪的入射狭缝；
步骤5 :单色仪接收待测样品发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描，单色仪的出射光入射到其后的探测器接受区；
步骤6 :探测器组件对单色仪的出射光进行测量，得到待测样品在设定反向偏压下的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；
步骤7 :计算机控制源表、单色仪和探测器组件，测量待测样品在设定反向偏置电压下光荧光的光谱特性，得到直接带隙半导体材料的禁带宽度。其中，设定待测样品反向偏压U1，测量待测样品在反向偏压U1下的光荧光光谱强度分布为P1 ;再改变待测样品反向偏压为U2,其中U2 > U1,相应该偏压下待测样品的光突光光谱强度分布为P2 ;在反向电压变化AU21 = U2-U1时，相应反向电压变化AU21时对应的光荧光强度变化是P2与P1 二者之差 AP21 = P2-P1,曲线AP21的正数部分的最大峰值处的波长相对应的光子能量就是所测试的直接带隙半导体材料的禁带宽度Eg。
下面以透明电极-非故意掺杂GaN-重掺杂η型GaN肖特基势垒光电探测器样品测量GaN直接带隙为例来说明本发明。其具体步骤如下
步骤I :光源I使用325nm He-Cd激光器，发出的激光束由第一透镜聚2焦到GaN 肖特基势垒光电探测器样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面；
步骤2 :调整GaN肖特基势垒光电探测器样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使调整GaN肖特基势垒光电探测器样品表面反射的光束不进入汇聚第二透镜5和单色仪6 ；
步骤3 :源表4与GaN肖特基势垒光电探测器样品连接，向GaN肖特基势垒光电探测器样品提供反向偏置电压；
步骤4 :第二透镜5放置在垂直于GaN肖特基势垒光电探测器样品的表面方向的前方，汇聚GaN肖特基势垒光电探测器样品发出的光荧光，入射到其后的单色仪6的入射狭
步骤5 :单色仪6接GaN肖特基势垒光电探测器样品发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描，入射到其后的探测器组件7 ;
步骤6 :探测器组件7测量待GaN肖特基势垒光电探测器样品在设定反向偏压下的光荧光经单色仪6选定波长下的光强度；
步骤7 :计算机8控制源表4、单色仪6和探测器组件7，测量GaN肖特基势垒光电探测器样品在设定反向偏置电压下光荧光的光谱特性。设定GaN肖特基势垒光电探测器样品的反向偏压U1 = 2V，测量GaN肖特基势垒光电探测器样品在反向偏压U1下的光荧光光谱强度分布为P2v，如图3中的曲线P2v所示；再改变GaN肖特基势垒光电探测器样品反向偏压为U2 = 15V(U2 > U1)，相应该偏压下GaN肖特基势垒光电探测器样品的光荧光光谱强度分布为P15v，如图3中的曲线P2v所示。在反向电压变化AU21 = 15V-2V时，相应反向电压变化AU21时对应的光荧光强度变化是P15v与P2v 二者之差AP21 = P15v-P2v，如图4中的曲线 P15v-P2V所示。曲线P15v-P2v (正数部分)的最大峰值处的波长360. 56nm相对应的光子能量就是所测试的直接带隙半导体材料GaN的禁带宽度Eg = 3. 439eV,如图5所示。
为了验证本发明对测量以透明电极-非故意掺杂GaN-重掺杂η型GaN肖特基势垒光电探测器样品测量GaN禁带宽度的有效性，我们利用文献[2]给出的GaN的禁带宽度与温度的关系式=Eg = [3. 503+5. 08*10^T2/(T-996)]eV ;(式中T是绝对温度。)可以得出温度在298K(室温25°C)时的禁带宽度是3.438eV。可见，利用本发明的装置和方法测得的GaN禁带宽度与文献[2]给出的经验公式得出的数值是基本一致的。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
参考文献
[I]王美田，魏希文，于有津，杨淑芳，半导体材料禁带宽度测试装置的研制，大连理工大学学报 Vol. 30，No5, pp521-525. 1990。
[2]B. Monemar, Fundamental energy gap of GaN from photoluminescence excitation spectra, PHYSICAL REVIEW B，Vol 10，No2，pp676_681。
权利要求
1.一种测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，包括一光源(I)，用于提供光束，激发待测样品(3)的肖特基势垒区域，使待测样品(3)发出光突光;一第一透镜(2)，位于待测样品(3)前，汇聚光源(I)发出的光束到待测样品(3)的肖特基势鱼区域内；一待测样品(3)，放置在样品台上，该待测样品(3)的肖特基势垒区域表面与入射的光束成一定角度，使该待测样品的肖特基势垒区域表面发出的光荧光进入第二透镜(5)和单色仪(6)，且该待测样品的肖特基势垒区域表面反射的光束不进入第二透镜(5)和单色仪(6)；一源表(4)，与待测样品(3)连接，用于向待测样品(3)提供反向偏置电压；一第二透镜(5)，放置在垂直于待测样品(3)的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚待测样品(3)发出的光荧光，入射到其后的单色仪(6)入射狭缝里；一单色仪(6)，用于接收待测样品(3)的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长进行扫描，出射光入射到其后的探测器组件(7)的接受区；一探测器组件(7)，用于测量待测样品(3)发出的光荧光经单色仪(6)选定波长下的光强度；一计算机(8)，用于控制源表(4)、单色仪(6)和探测器组件(7)，实现源表(4)对待测样品⑶的不同反向偏置电压的设定，通过控制单色仪(6)和探测器组件(7)获取待测样品(3)在反向偏压下的光荧光光谱强度分布数据，得到待测样品(3)在不同反向偏置电压下肖特基势垒区域的光荧光光谱强度分布。
2.根据权利要求I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述光源(I)为光子能量大于待测样品的禁带宽度的激光光源。
3.根据权利I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述第一透镜⑵将光源⑴发出的光束汇聚到待测样品⑶的肖特基势垒区域，入射到待测样品(3)的肖特基势垒区域时的光斑面积小于待测样品(3)的肖特基势垒区域的面积。
4.根据权利I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述待测样品(3)的肖特基势垒区域表面与入射的光束成一定角度，且入射的光束与待测样品(3)表面的反射光束成一定角度，使该待测样品的肖特基势垒区域表面反射的光束不进入第二透镜(5)和单色仪(6)。
5.根据权利I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述待测样品(3)是待测直接带隙半导体材料制成的肖特基势垒探测器样品，基本结构是透明电极_待测非故意掺杂或轻掺杂直接带隙半导体_重掺杂η型同质或异质半导体，其异质半导体禁带宽度大于待测直接带隙半导体。
6.根据权利I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述第二透镜(5)对从待测样品(3)发射出来的光荧光进行汇聚，入射到单色仪(6)的入射狭缝里。
7.根据权利I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述单色仪(6)对待测样品(3)的肖特基势垒区域发出的光荧光进行波长扫描，出射光入射到其后的探测器组件的接受区。
8.根据权利I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述探测器组件(7)是光电二极管或光电倍增管及驱动、数据读出附件，用于测量从单色仪(6)出射相应波长下光突光的强度。
9.根据权利I所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，所述计算机(8)控制源表(4)、单色仪(6)和探测器组件(7)，接收加在待测样品(3)的反向偏置电压，实现源表(4)对待测样品(3)的不同反向偏置电压的设定，通过控制单色仪(6)和探测器组件(7)获取待测样品(3)在反向偏压下的光荧光光谱强度分布数据，得到待测样品(3)在不同反向偏置电压下肖特基势垒区域的光荧光光谱强度分布。
10.根据权利9所述的测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置，其特征在于，在反向偏压U1' U2下的光荧光光谱强度分布分别为Pp P2，二者之差AP21 = P2-P1,曲线AP21正数部分的最大峰值处的波长相对应的光子能量就是所测量的直接带隙半导体材料的禁带宽度Eg，其中U1 <U2。
11.一种应用权利要求I所述装置测量直接带隙半导体材料的禁带宽度的方法，其特征在于，包括步骤I:光源发出的光束由第一透镜聚焦到待测样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑面积小于肖特基势垒区域的面积；步骤2 :调整待测样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使待测样品表面反射的光束不进入第二透镜和单色仪；步骤3 :源表与待测样品连接，向待测样品提供反向偏置电压；步骤4:第二透镜放置在垂直于待测样品的表面方向的前方，汇聚待测样品发出的光荧光，入射到其后的单色仪的入射狭缝；步骤5 :单色仪接收待测样品发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描，单色仪的出射光入射到其后的探测器接受区；步骤6 :探测器组件对单色仪的出射光进行测量，得到待测样品在设定反向偏压下的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；步骤7 :计算机控制源表、单色仪和探测器组件，测量待测样品在设定反向偏置电压下光荧光的光谱特性，得到直接带隙半导体材料的禁带宽度。
12.根据权利11所述的测量直接带隙半导体材料的禁带宽度的方法，其特征在于，所述步骤7包括设定待测样品反向偏压U1，测量待测样品在反向偏压U1下的光荧光光谱强度分布为 P1 ;再改变待测样品反向偏压为U2，其中U2 > U1，相应该偏压下待测样品的光荧光光谱强度分布为P2 ;在反向电压变化AU21 = U2-U1时，相应反向电压变化AU21时对应的光荧光强度变化是P2与P1 二者之差AP21 = P2-P1,曲线AP21的正数部分的最大峰值处的波长相对应的光子能量就是所测试的直接带隙半导体材料的禁带宽度Eg。
全文摘要
本发明公开了一种测量直接带隙半导体材料禁带宽度的装置和方法，该装置包括光源、第一透镜、待测样品、源表、第二透镜、单色仪、探测器组件和计算机，该计算机控制单色仪、源表和探测器组件，实现源表对直接带隙半导体材料制成肖特基势垒探测器样品的不同反向偏置电压设定，得到不同偏置电压下肖特基势垒区域的光荧光光谱强度分布，在反向偏压U1、U2(U1＜U2)下的光荧光光谱强度分布分别为P1、P2，二者之差ΔP21＝P2-P1，曲线ΔP21的正数部分最大峰值对应的波长数值相对应的光子能量就是所测量的直接带隙半导体材料的禁带宽度Eg。利用本发明，测得的直接带隙半导体材料的禁带宽度精度高，显示非常直观。
文档编号G01N21/64GK102937585SQ20121046173
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者刘宗顺, 赵德刚, 陈平, 江德生 申请人:中国科学院半导体研究所