本实用新型属于半导体材料测试技术领域。用于半导体材料光学深能级瞬态谱的测定。
测量半导体材料深能级瞬态谱(DLTS)方法是一九七四年美国贝尔实验室Lang首先提出来的,研究半导体材料深能级的特性。这种方法在肖特基结中只能测量多子深能级。一九七七年Mitonneau等人又提出光学深能级瞬态谱(ODLTS)方法,该方法的特点是用能量大于禁带宽度的光子,在结区产生电子和空穴,填充深能级,因而可以在肖特基结中同时测量多子和少子深能级。目前在光学深能级谱方法中使用的脉冲光源,可以分成两大类:一类是通用光源,如激光器,另一类是半导体发光管。通用光源的选择范围宽,但结构复杂,成本高。半导体发光管体积小,寿命长,激励方便,但目前在短波段还没有实用的发光二极管。
本实用新型的目的是提供一种用闪光灯管,配以激励同步电路为光源的深能级瞬态谱仪,对半导体材料进行深能级测量,尤其适用于宽禁带半导体材料以及单极性半导体材料中多子和少子深能级的测量。
本实用新型是在ODLTS谱仪中,用小型闪光灯管(FL)作发光光源,通过激励、同步电路,获得所需要的光脉冲。利用小型闪光灯在可见和紫外区有较强的发射和较小的体积的特点,克服了目前ODLTS谱仪中所用光源体积大,成本高的缺点,以及半导体发光器件发光波长较长的不足。另外小型闪光灯管还可以直接安装在样品室中。因此,使用时不需对光路进行调整。
图1是本实用新型的框图。
图2是本实用新型脉冲光源电路原理图。
本实用新型由脉冲光源,DLTS谱仪,X-Y计录器,样品室和监测示波器组成。脉冲光源提供注入结区载流子的光脉冲。DLTS谱仪包括高频电容电桥,偏置脉冲发生器及瞬态信号取样平均器,X-Y计录仪用来记录光学深能级谱线。样品室可以改变样品的温度,实现对温度扫描。要使光脉冲注入到样品结区,小型闪光灯可以直接安装在样品室内。示波器则用于测试中的监视。
图2是本实用新型的脉冲光源电路原理图,由R1,CS和ED组成的电路为闪光灯激励部分。闪光灯FL由直流稳压电源ED供电,ED的值取决于闪光灯的参数。储能电容CS和ED决定了光脉冲的能量。脉冲变压器B、电容C1、电阻R2和可控硅KP组成了脉冲光源的触发部分。同步信号取自DLTS谱仪输出的t0脉冲。ED通过R1向CS充电,通过R1、R2、B的初级向C1充电。稳定后。当触发脉冲t0到来时KP导通,C1通过脉冲变压器B的初级放电。同时在B的次级感应出一个高压脉冲,使闪光灯中的气体电离,这时储存在CS上的电荷通过闪光灯FL迅速放电,产生光脉冲,放电结束,KP截止,一个循环结束。电源又开始向CS、C1充电。
本实用新型只是在DLTS谱仪基础上,用小型闪光灯作光源,所以结构特别简单,除具有原来的DLTS测试功能之外,还可以进行ODLTS测试。由于闪光灯的光谱范围从近紫外到可见区,所以该谱仪可用于测试宽禁带半导体材料中的深能谱,并把MS结中深能级的测量范围扩展到整个禁带;既可测得深施主能级谱,还能测得深受主能级谱。
1、一种测量半导体材料深能级谱的装置,是由脉冲光源,DLTS谱仪,X-Y计录器,样品室,监测示波器组成,其特征是脉冲光源为闪光灯管,配以激励、同步电路。
2、根据权利要求1所述的测量半导体材料深能级谱的装置,其特征在于激励电路由电阻R1,电容CS,直流电源ED组成的,同步电路由电容C1,电阻R2,脉冲变压器B,可控硅KP组成的。
3、根据权利要求2所述的测量半导体材料深能级谱的装置,其特征在于脉冲光源的闪光灯管FL放在样品室内。