Introduction to the Experiment of Semiconductor QCE Measurement by Admittance Spectroscopy by Zhu hai 子阱类似。 对于低维量子结构材料的电学性质研究常用到的手段主要是基 于电容、电导的测试,有C-V特性、导纳谱测试等。C-V特性测试, 可以测量金属-半导体结的半导体一侧中的载流子浓度分布。对于异 质结材料,载流子在纵深空间中的分布就可以通过C-V特性测试观测 到,由此可知一些量子阱的结构信息。导纳谱即G-T谱,可以探测半 导体pn结或肖特基势垒空间电荷区内的深能级缺陷,得到缺陷态的 激活能。对于量子限制效应下的载流子,其分立能级导致的量子化激 活能就可以通过导纳谱测试得到 原理方法 cV测试法 金属-半导体肖特基二极管结构中,假设肖特基势垒区内的载流 子全部耗尽,即耗尽层近似,那么肖特基势垒宽度W在直流偏压V的 作用下会变化。一般来说对于中阻Si半导体,Al/n-Si结反向偏压 指的是半导体侧为正极,金属侧接负极,而Al/p-Si结则情况相反 当反向直流偏压为Ⅴ时,势垒宽度为W。若在V上叠加一个高频交变 小信号dV,则势垒宽度也会产生变化dW。此宽度区域内的空间电荷 相应的发生微小变化,其行为就像平行板电容充放电一样,电容为 c=0 为材料的介电常数,A为二极管截面积。对于P型半导体,其中 6/20
Introduction to the Experiment of Semiconductor QCE Measurement by Admittance Spectroscopy by ZHU Hai 6 / 20 子阱类似。 对于低维量子结构材料的电学性质研究常用到的手段主要是基 于电容、电导的测试，有 C-V 特性、导纳谱测试等。C-V 特性测试， 可以测量金属-半导体结的半导体一侧中的载流子浓度分布。对于异 质结材料，载流子在纵深空间中的分布就可以通过 C-V 特性测试观测 到，由此可知一些量子阱的结构信息。导纳谱即 G-T 谱，可以探测半 导体 p-n 结或肖特基势垒空间电荷区内的深能级缺陷，得到缺陷态的 激活能。对于量子限制效应下的载流子，其分立能级导致的量子化激 活能就可以通过导纳谱测试得到。 原理方法 C-V 测试法 金属-半导体肖特基二极管结构中，假设肖特基势垒区内的载流 子全部耗尽，即耗尽层近似，那么肖特基势垒宽度 W 在直流偏压 V 的 作用下会变化。一般来说对于中阻 Si 半导体，Al/n-Si 结反向偏压 指的是半导体侧为正极，金属侧接负极，而 Al/p-Si 结则情况相反。 当反向直流偏压为 V 时，势垒宽度为 W。若在 V 上叠加一个高频交变 小信号 dV，则势垒宽度也会产生变化 dW。此宽度区域内的空间电荷 相应的发生微小变化，其行为就像平行板电容充放电一样，电容为： C = εA W ε为材料的介电常数，A 为二极管截面积。对于 P 型半导体，其中
Introduction to the Experiment of Semiconductor QCE Measurement by Admittance Spectroscopy by Zhu hai 载流子浓度分布为P(x),则dW区域内电荷变化为: dQ= gAP(x)dW 其中q为载流子电荷,ⅹ表示界面向半导体侧的纵深距离。由此 得到微分电容: dw C=元=qAP(s)v 按照前面类似于平行板电容的表达式可得: W=EA/C 那么 dw EAdc dv C2 dv 带入微分电容表达式,整理得: qEA dc dV 由于肖特基势垒区随着反向偏压的增大而向半导体内部扩散,因 此改变Ⅴ的大小可以得到不同位置x处的载流子浓度。由于实际情况 中势垒区到电中性区之间不是突变的,所以P(x)的测定有一定的分辨 极限。C-V法测量得到的载流子浓度是x处附近LD=[kTE/q2P(x)]2 范围内的平均值。显然,温度越低测量的精度越高。 对于量子阱结构,阱外的载流子会首先向阱内转移填充。在势垒 区随着反向偏压的增加而扩散到量子阱边缘时,阱外已经完全耗尽; 反向偏压进一步增加,阱内载流子将逐渐耗尽。此时电容随偏压的变 化由量子阱内载流子浓度随偏压的变化决定。量子阱可以想象成一个 7/20
Introduction to the Experiment of Semiconductor QCE Measurement by Admittance Spectroscopy by ZHU Hai 7 / 20 载流子浓度分布为P( )，则 dW 区域内电荷变化为： dQ = qAP( )dW 其中 q 为载流子电荷，x 表示界面向半导体侧的纵深距离。由此 得到微分电容： C = dQ dV = qAP( ) dW dV 按照前面类似于平行板电容的表达式可得： W = εA C⁄ 那么： dW dV = − εA C dC dV 带入微分电容表达式，整理得： P( ) = C qεA − dC dV 由于肖特基势垒区随着反向偏压的增大而向半导体内部扩散，因 此改变 V 的大小可以得到不同位置 x 处的载流子浓度。由于实际情况 中势垒区到电中性区之间不是突变的，所以P( )的测定有一定的分辨 极限。C-V 法测量得到的载流子浓度是 x 处附近L = [kTε q ⁄ P( )] ⁄ 范围内的平均值。显然，温度越低测量的精度越高。 对于量子阱结构，阱外的载流子会首先向阱内转移填充。在势垒 区随着反向偏压的增加而扩散到量子阱边缘时，阱外已经完全耗尽； 反向偏压进一步增加，阱内载流子将逐渐耗尽。此时电容随偏压的变 化由量子阱内载流子浓度随偏压的变化决定。量子阱可以想象成一个