發(fā)布時(shí)間：2017-12-23 00:14

  本文關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體材料特性的光載流子輻射檢測技術(shù)研究　出處：《中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：半導(dǎo)體材料是微電子器件和光伏器件的基礎(chǔ)材料,其雜質(zhì)和缺陷特性嚴(yán)重影響器件性能。伴隨微電子器件集成度和光伏器件轉(zhuǎn)化效率的提高,對半導(dǎo)體原材料的要求也越來越高。為了滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求,相應(yīng)地要求材料檢測方法具有更高的測量靈敏度和更快的測量速度,同時(shí)避免對材料產(chǎn)生損傷。因此,本文主要圍繞半導(dǎo)體材料特性的全光學(xué)無損傷檢測技術(shù)進(jìn)行研究。本文首先從光載流子產(chǎn)生、復(fù)合和輸運(yùn)機(jī)制出發(fā),深入理解載流子動(dòng)力學(xué)行為。通過求解載流子輸運(yùn)方程得到光激發(fā)載流子濃度的三維空間分布和與調(diào)制頻率的變化關(guān)系。根據(jù)普朗克輻射定律,推導(dǎo)了室溫下光載流子輻射信號產(chǎn)生的理論模型表達(dá)式,得到了光載流子輻射信號與材料的載流子輸運(yùn)參數(shù)的關(guān)系。在傳統(tǒng)線性光載流子輻射理論模型基礎(chǔ)上,建立了較為完善的非線性光載流子輻射理論模型,并從理論仿真和實(shí)驗(yàn)測量兩個(gè)方面對光載流子輻射信號功率非線性效應(yīng)進(jìn)行分析。在光載流子輻射測量系統(tǒng)中,頻率響應(yīng)測量誤差對參數(shù)測定具有較大的影響,因此對這一問題進(jìn)行了詳細(xì)分析,在此基礎(chǔ)上提出了一種用以消除系統(tǒng)頻率響應(yīng)的多光斑尺寸光載流子輻射技術(shù)。對該技術(shù)的理論原理進(jìn)行了推導(dǎo),并對載流子輸運(yùn)參數(shù)的測量靈敏度進(jìn)行了仿真分析,最后將該技術(shù)應(yīng)用于半導(dǎo)體單晶硅樣品載流子輸運(yùn)參數(shù)的測量。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)該技術(shù)可以消除系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)測量誤差的影響,提高載流子輸運(yùn)參數(shù)的測量精度。除了測量精度外,測量速度也是限制光載流子輻射技術(shù)工業(yè)在線檢測應(yīng)用的因素之一,為了簡化測量裝置,提高載流子輸運(yùn)參數(shù)的測量速度,提出了穩(wěn)態(tài)光載流子輻射成像技術(shù)。理論仿真分析了樣品參數(shù)對測量信號的影響,將該技術(shù)應(yīng)用到單晶硅樣品的載流子輸運(yùn)參數(shù)測量,并與提出的多光斑尺寸光載流子輻射技術(shù)進(jìn)行比較分析,仿真和對比實(shí)驗(yàn)均證實(shí)了該技術(shù)是一種簡單快速有效的表征半導(dǎo)體材料特性的方法。此外,將該技術(shù)應(yīng)用于離子注入及退火工藝中參數(shù)的監(jiān)測。在應(yīng)用方面,將光載流子輻射技術(shù)推廣應(yīng)用于太陽能電池單晶硅材料中的光誘導(dǎo)缺陷問題的研究和超淺結(jié)的脈沖激光退火工藝的監(jiān)測。首先采用該技術(shù)對表面態(tài)占據(jù)效應(yīng)對光誘導(dǎo)缺陷產(chǎn)生動(dòng)力學(xué)的影響進(jìn)行了分析,結(jié)果表明光照下樣品表面復(fù)合行為將影響光誘導(dǎo)缺陷的產(chǎn)生率,且與載流子濃度和載流子分布情況相關(guān)。另外,在超淺結(jié)的脈沖激光退火工藝監(jiān)測方面,通過理論仿真和實(shí)驗(yàn)測量對準(zhǔn)分子脈沖激光退火工藝中常用參數(shù)進(jìn)行分析,包括脈沖能量密度,脈沖數(shù)和脈沖重復(fù)率等,結(jié)果證實(shí)離子注入引入的雜質(zhì)和損傷在激光退火下可以得到明顯修復(fù),且與退火工藝參數(shù)密切相關(guān),同時(shí)脈沖激光退火不會(huì)導(dǎo)致明顯的摻雜離子擴(kuò)散現(xiàn)象。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.07

【參考文獻(xiàn)】

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9 劉新福,孫以材,劉東升;四探針技術(shù)測量薄層電阻的原理及應(yīng)用[J];半導(dǎo)體技術(shù);2004年07期

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本文編號：1321633