半导体材料性质表征主要手段有哪些,请写出四种以上,并分别简述其表征材料的何种性质?

半导体材料性质表征主要手段有哪些,请写出四种以上,并分别简述其表征材料的何种性质?,第1张

四探针技术——测量电阻率ρ=1/σ和载流子浓度。

三探针技术——测量击穿电压,并得到电阻率。

Hall效应技术——测量Hall系数R,并得到迁移率(μ=Rσ)。

MOS电容-电压技术——测量MOS中的界面态和电荷等。

光电导衰退技术——测量少数载流子寿命。

表征载流子扩散有效范围的一个物理量是扩散长度(等于扩散系数乘以寿命的平方根)。如果除了扩散运动以外,还有电场引起的漂移运动,则这时表征载流子运动有效范围的参量就是牵引长度(表达式很复杂,与扩散系数、寿命和迁移率都有关系)。

从能量的角度:费米能级是化学势,定义为系统增加一个电子引起自由能的变化。热平衡时由于吉布斯函数取极值,那多元系的化学势必须相同,也就是说费米能级相同。

从电子填充的角度:由于电子能级填充满足费米狄拉克分布,那么大于0K情况下填充概率为0.5时的能量就是费米能级。这是半导体中常用考虑的角度。

接触时由于电子能量的差异,电子会从费米能级高的地方流向费米能级低的地方。那么,费米能级低的地方由于负电势-V的存在,整体能量上升U=(-e)(-V)=eV,直到费米能级平齐,此时接触电势差V等于功函数之差。

当接触时费米能级对齐,半导体的结区能带弯曲。能带弯曲同样可以有两种理解方式:

从能量的角度:

从电子填充的角度:假设电子从半导体跑向金属表面,半导体表面电荷减少导致费米能级会更接近于价带。也就是说导带和价带会往上弯曲。

从能量的角度:正电荷分布于半导体表面,建立一个从半导体体内到界面的电场,因此表面电势相对于体内更低,能带向上弯曲。


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