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原文传递一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法

专利名称：	一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法
摘要：	本发明公开一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法，利用开尔文探针法测量非本征半导体材料不同温度下的功函数，得到材料费米能级随温度的变化规律，判断其载流子类型；在此基础上，结合非本征半导体材料功函数随温度变化的关系，分析电子热激发引起的费米能级与导带、价带的相对位置变化关系，求出禁带宽度。本发明测量方法基于半导体能带理论,相比于传统光学带隙测量方法，在准确度大幅提高的同时，也可对非透光半导体材料的禁带宽度进行测量。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	福建师范大学
发明人：	陈越;黄志高;林应斌
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910214536.6
公开号：	CN109932356A
代理机构：	福州君诚知识产权代理有限公司
代理人：	戴雨君
分类号：	G01N21/71(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城福建师范大学科技处
主权项：	1.一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤1，将半导体材料均匀设置于导热良好的金属样品台上，并于基底形成良好的欧姆接触，该“材料-基底”即为测量样品；步骤2，将样品置于配有开尔文探针的真空控温腔内并抽真空，记录样品初始温度T0，并量测此温度下样品材料的功函数功函数即真空能级EΨ与费米能级Ef之差；步骤3，逐步提高半导体材料温度使之发生热激发，并利用开尔文探针测量获取升温过程中不同温度下样品的功函数；步骤4，根据非本征半导体材料费米能级和功函数随温度变化图判断样品类型；当样品功函数随温度升高而减小，则为P型半导体；当样品功函数随温度升高而增大，则为n型半导体；步骤5，继续提高半导体材料温度直至开尔文探针所测材料功函数不随温度变化时，获取此时半导体材料发生饱和本征激发时的“饱和温度”TS；步骤6，利用升温过程中不同温度下的费米能级位置和“饱和温度”值计算分析得到半导体材料的禁带宽度Eg；具体计算公式为：其中，kB为玻尔兹曼常数，Ts为饱和温度，为Ts温度下的费米能级，为0K温度下的费米能级，c为半导体材料性质相关的常数。 2.根据权利要求1所述的一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法，其特征在于：，步骤1中半导体材料为半导体材料薄膜或半导体材料粉末。 3.根据权利要求1所述的一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法，其特征在于：步骤1中半导体材料在金属样品台的厚度不低于200nm。 4.根据权利要求1所述的一种半导体载流子类型判断及禁带宽度的测量方法，其特征在于：步骤6中半导体材料性质相关的常数c的计算步骤如下：步骤6.1，选择10个温度点并获取对应的样品功函数，两两代入公式5分别计算得到多组半导体材料性质相关的常数c，其中，EV价带能级，kB为玻尔兹曼常数，T1为第一个温度点温度，为T1温度下的费米能级，为T1温度下的样品功函数，T2为第二个温度点温度，为T2温度下的费米能级，为T2温度下的样品功函数；步骤6.2，利用逐差法求出多组半导体材料性质相关的常数c的平均值，并将c的平均值作为该半导体材料性质相关的常数c。
所属类别：	发明专利