同质结异质结半导体材料的制备和表征课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,同质结异质结半导体材料的制备和表征,同质结异质结半导体材料的制备和表征,报告内容,背景介绍,制备方法,表征方法,报告内容背景介绍,半导体基本概念,VB,CB,P,型,N,型,半导体基本概念VBCBP 型N 型,PN,结,N,- - -,- - -,- - -,- - -,+ + +,+ + +,+ + +,+ + +,P,空间电荷区,内建电场,空穴扩散力,电子扩散力,PN 结N- - - + + +P空间电荷区内建电场空穴,PN,结,N,- - -,- - -,- - -,- - -,+ + +,+ + +,+ + +,+ + +,P,_,+,(C/cm,3,),+eN,d,-eN,a,x,p,x,p,x,n,x,n,N,a,x,p,=N,d,x,n,PN 结N- - - + + +P_+(C/cm3)+,同质结与异质结,同质结,：,由禁带宽度相同、导电类型不同或虽导电类型相同但掺 杂浓度不同的单晶材料组成的晶体界面称为同质结。,如：,n - GaAs/ p - GaAs n - GaAs/ N - GaAs,异质结：,由禁带宽度不同的两种单晶材料一起构成的晶体界面称为异质结。,同型异质结：,n - GaAs/ N -Al,x,Ga,1,-,x,As,异型异质结:,n - GaAs/ P- Al,x,Ga,1,-,x,As,同质结与异质结同质结：,同质结:同一单晶,x,p,x,n,E,x,E,f,E,c,E,v,同质结:同一单晶xpxnExEfEcEv,异质结,：,不同单晶,x,p,x,n,E,x,E,f,E,c,E,v,Ec,Ev,P,N,异质结：不同单晶xpxnExEfEcEvEcEvPN,表征方法,电流电压法（,I-V,）,电容电压法（,C-V,）,扩散反射吸收,法（,DRS,）,表面光伏法（,SPV,）,电容电压法（,C-V,）,表面光伏法（,SPV,）,表征方法电流电压法（ I-V ）,C= ；,C-V,法： 1/,C,2,V,2(V,d,- V,a,) . (,1,N,a,+ ,2,N,d,),q ,1,2,N,d,N,a,1/,C,2,=,_,+,(C/cm,3,),+eN,d,-eN,a,x,p,x,n,V,a,V,a,+dV,C：,电容,Vd:,内建电势,Va:,外加电压,:,介电常数,N：,搀杂浓度,+dQ,-dQ,dQ,dV,a,C= ；C-V法： 1/C2,SPV:,Surface PhotoVoltage,表面光电压技术:,基于固体表面的光生伏特效应而发展的一种被测物理量随着光子能量变化的光谱检测技术。,检测信息,样品表层的性质（一般为几十,nm）,。,检测内容：,半导体类型,表面态能级位置,表面电荷分布情况,半导体的能带带隙,SPV: Surface PhotoVoltage表面光电压,E,f,E,surface,e:,体相 表面,E,内建,： 体相 表面,能带：向上弯曲,EfEsurfaceSPV应用：半导体类型,SPV,应用：半导体类型检测,光照时：,V=V,2,-V,1,0,光照负电压：,V=V,4,-V,1,0,V,：,表面电势,P,型,N,型,光照时：,V=V,2,-V,1,0,光照正电压：,V=V,3,-V,1,0,V,：,表面电势,SPV应用：半导体类型检测光照时： ,制备方法,电化学沉积（,ED）,液相外延法（,LPE）,金属有机化学气相沉积法（,MOCVD）,分子束外延（,MBE）,制备方法电化学沉积（ED）,电化学沉积,电沉积是一种电化学过程, 也是一种氧化还原过程。,从理论上说, 只要阴极电位负于金属的还原电位, 金属就可在阴极表面沉积,影响多元组分共沉积的主要因素有:,(1) 电解液中单个离子的放电电位,(2) 放电电位差异引起的电极极化,(3) 电解液中离子的相对浓度,(4) 氢在阴极表面的析出电位,(5) 阴极表面的导电性,电化学沉积电沉积是一种电化学过程, 也是一种氧化还原过程。,电化学共沉积,放电,=,+,R T/nF,ln,a,+,A,+,R T/nF,ln,a,+,B,+,R T/nF,ln,a,+, :,标准电极电位,;,a,:,离子活度,:,超电压,;,R:,气体常数,F:,法拉弟常数,;,n:,得,失电子数目,T:,绝对温度,电化学共沉积 放电= + R T/nF lna +,ED,法制备,GaAs,薄膜,As,=,0.254,-,0.0394pH,+ 0.0197,lg,a,AsO,+,+,As,Ga,=,-,0.529,+ 0.0197,lg,a,Ga,3,+,+,Ga,As ,Ga,提高电流密度,加强阴极极化作用,。,采用不同的离子浓度：较高的,Ga,3+,浓度和较低的,A sO,+,浓度。,ED法制备GaAs薄膜As= 0.254-0.0394p,