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半绝缘SiC单晶电学参数的测量技术研究的综述报告 SiC被广泛应用于高功率、高频率、高温度等领域,其在电子器件中的应用已经成为不可忽视的趋势。在SiC中,半绝缘SiC单晶具有极高的电学性能,具有很高的载流子迁移率和较低的欧姆接触电阻。但是,由于半绝缘SiC单晶的电学参数很难直接测量,因此需要对其测量技术进行研究和探索。 一般来说,测量半绝缘SiC单晶的电学参数需要高精度的仪器和实验技术。在实践中,常用的电学参数包括电导率、电阻率、掺杂浓度、能带结构、载流子浓度和迁移率等。其中,电导率是指物质导电能力的大小,是电场强度和电流密度比值的量度。电阻率指的是物质在规定范围内的电阻大小,是电阻和电流密度比值的量度。因此,测量电导率和电阻率的技术是测量半绝缘SiC单晶电学参数的基础。 目前,测量半绝缘SiC单晶电学参数的技术主要分为两类:传统的电学测量方法和近年来发展的非常规测量方法。 传统的电学测量方法主要包括四探针方法、霍尔效应测量和阻抗谱技术。四探针方法是一种专门用于测量半导体电阻率和电导率的方法。由于半导体的电导率很低,容易受到外界干扰,因此需要使用四探针方法进行测量。在四探针方法中,可以选用不同位置的两个探针,测量电阻率或电导率。随着功率的不断增加,半导体的温度也会升高,这个时候两个探针的位置会发生偏移,需要对其进行调整。 霍尔效应测量是测量半导体中载流子浓度和迁移率的一种常用方法。此方法的原理是在半导体中加入恒定的磁场,此时载流子的运动状态会发生改变,取决于载流子的类型和浓度。在测量中需要分别测量内部磁场和霍尔电流,并由此计算出半导体中载流子浓度和迁移率等电学参数。 阻抗谱技术是一种基于AC信号测量的电学参数测量方法。通过施加一定大小的电势信号和频率,可以在阻抗谱图上直观地观察到不同的电学参数。阻抗谱图中的波峰和波谷对应着不同的电学参数,如电容率、电导率和电阻率等等。该方法具有精度高、不需要大量的样品和非接触式测量等优点,并且可以根据目标电学参数的差异进行筛选和测试。 非常规测量方法主要包括光电子能谱测量、扫描电子显微镜和光谱学方法等。光电子能谱测量是测量半导体表面载流子能带结构的一种方法。在测量中,通过激光器产生一定频率的光子,使载流子从半导体中逃逸,并根据逃逸电子的能量分布来获得半导体表面的能带结构信息。扫描电子显微镜是一种将样品的表面扫描和放大成图像的技术。通过扫描电子显微镜可以观察到样品表面的微观结构,从而理解其对电子的束缚和传输。 总之,测量半绝缘SiC单晶电学参数的技术逐渐成熟和发展,但仍有一定的挑战和局限性。需要在技术和仪器的不断拓展和完善中,不断提高测量的精度和可靠性,以满足半导体制造和应用领域的需求。