同質結異質結半導體材料的

制備和表征報告內容背景介紹制備方法表征方法半導體基本概念＋＋＋＋＋VBCB－－－－－P型N型PN結N------------

++++++++++++P空間電荷區內建電場空穴擴散力電子擴散力PN結N------------

++++++++++++P_+ρ(C/cm3)+eNd-eNaxpxpxnxnNaxp=Ndxn同質結與異質結同質結：由禁帶寬度相同、導電類型不同或雖導電類型相同但摻雜濃度不同的單晶材料組成的晶體界面稱為同質結。如：n-GaAs/p-GaAsn-GaAs/N-GaAs異質結：

由禁帶寬度不同的兩種單晶材料一起構成的晶體界面稱為異質結。同型異質結：n-GaAs/N-Alx

Ga1

-

xAs異型異質結:n-GaAs/P-Alx

Ga1

-

xAs同質結:同一單晶xpxnExEfEcEv異質結：不同單晶xpxnExEfEcEvEcEvPN表征方法電流－電壓法（I-V）電容－電壓法（C-V）擴散反射吸收

法（DRS）表面光伏法（SPV）電容－電壓法（C-V）表面光伏法（SPV）C=；C-V法：1/C2~V2(Vd-Va).(ε1Na+ε2Nd)qε1ε2NdNa1/C2=_+ρ(C/cm3)+eNd-eNaxpxnVaVa+dVC：電容Vd:內建電勢Va:外加電壓ε:介電常數N：攙雜濃度+dQ-dQdQdVaSPV:SurfacePhotoVoltage表面光電壓技術:基于固體表面的光生伏特效應而發展的一種被測物理量隨著光子能量變化的光譜檢測技術。檢測信息

樣品表層的性質（一般為幾十nm）。檢測內容：

半導體類型表面態能級位置表面電荷分布情況半導體的能帶帶隙Ef<Esurfacee:體相表面E內建：體相表面能帶：向下彎曲SPV應用：半導體類型檢測N型P型Ef>Esurfacee:體相表面E內建：體相表面能帶：向上彎曲SPV應用：半導體類型檢測光照時：ΔV=V2-V1<0光照＋正電壓：ΔV=V3-V1>0光照＋負電壓：ΔV=V4-V1<0V：表面電勢P型N型光照時：ΔV=V2-V1<0光照＋正電壓：ΔV=V3-V1<0光照＋負電壓：ΔV=V4-V1>0V：表面電勢制備方法電化學沉積（ED）液相外延法（LPE）金屬有機化學氣相沉積法（MOCVD）分子束外延（MBE）電化學沉積電沉積是一種電化學過程,也是一種氧化還原過程。從理論上說,只要陰極電位負于金屬的還原電位,金屬就可在陰極表面沉積影響多元組分共沉積的主要因素有:(1)電解液中單個離子的放電電位(2)放電電位差異引起的電極極化(3)電解液中離子的相對濃度(4)氫在陰極表面的析出電位(5)陰極表面的導電性電化學共沉積φ放電=φ°+RT/nFlna+ΔφφA°+RT/nFlna+Δφ≈φB°+RT/nFlna+Δφφ°:標準電極電位;a:離子活度Δφ:超電壓;R:氣體常數F:法拉弟常數;n:得失電子數目T:絕對溫度ED法制備GaAs薄膜φAs=0.254-0.0394pH+0.0197

lgaAsO++ΔφAsφGa=

-0.529+0.0197

lga