光照對半導體電阻率測試的影響分析論文
1 概述
四探針測試法是測量半導體材料電阻率的主要手段，光照是影響測試精度的一種環(huán)境因素。文章利用RTS-8型四探針測試儀在不同光照環(huán)境下對樣品進行測試，分析測量數據，結合相關理論，研究光照對測量結果的影響機制。本文主要分析光照對測量精度的影響。
2 光的吸收
半導體材料通常能強烈地吸收光能，具有數量級約為105cm-1的吸收系數。吸收系數的大小可以反映半導體材料吸收光能的能力，通常用α來表示。材料吸收光的能力常常與入射光子能量有關。若外界有穩(wěn)定的一定波長的光照作用在被測硅片表面，半導體材料吸收光輻射能量，從而導致價帶中的電子獲得足夠能量從價帶躍遷到導帶，在價帶中留下空穴，這樣在半導體中產生了電子-空穴對，這個過程也被稱為本征吸收。要使半導體材料發(fā)生本征吸收，入射光子的能量需要滿足hν≥Eg的條件，否則電子的躍遷則不能發(fā)生。被測硅片樣品對不同能量的光子的吸收能力是不同的。圖1所示的.是硅材料的吸收系數α和入射光子能量hν之間的關系。
3 測試條件
測試所用樣品的外延層和襯底之間要有pn結隔離，或者外延層的電阻率要比襯底的電阻率小得多。測試儀探針的導電性能要好，與被測材料的接觸電勢差要小，同時，探針的位置要固定，防止探針游移。
在測量過程中，電流源提供的電流的相對變化不能超過0.05%。工作電流的選擇主要取決于被測樣品的電阻率大小。如果選取的工作電流過小，則測量電壓的難度將提升;選取較大的工作電流可以測得較高的電壓值，這可以提高測量的精確性，但是工作電流過大會使得被測樣品發(fā)熱，樣品的電阻率隨之發(fā)生變化，這又降低了測量的精度。所以為了選取合適的工作電流，需要先獲得被測樣品的I-V特性關系，根據I-V關系將工作電流控制在線性較好的范圍內，這樣被測樣品的電阻率就不會隨著電流的變化有過大變化，測量的精度可以得到保證。
一般來說，對于具有較大電阻率的樣品，工作電流要選得小一些，而電阻率較小的樣品則工作電流可以選得大一些。而在確保電流和電壓有足夠測量精度的前提下，工作電流應當盡可能選得小一些。
4 光照對測試結果影響的分析
5 結語
總體而言，隨著入射光子能量的增加，硅樣品的吸收系數逐漸增大，即表示材料對光子能量較大或頻率較大的光吸收能力較強。當入射的光子能量較大，被測硅樣品越能吸收入射光的能量，這樣則能產生越多的光生載流子，從而使被測樣品的電導率升高，電阻率和方塊電阻減小，這樣就使得電阻率實際的測量值越偏離標稱值。當入射光子能量較小或頻率較小時，情況則正好相反。另外當入射光頻率一定，光強越強產生的光生載流子也越多，也可以使被測樣品的實測電阻值小于標稱值。正因為在實際測量時，半導體樣品不可避免地會處在一定光照條件下，測量過程中光照條件不一樣就會使測量電阻率出現的測量誤差有所差異。
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