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专利名称：测量肖特基势垒高度的装置和方法
技术领域：
本发明涉及半导体光电技术领域，涉及一种测量半导体肖特基势垒高度的装置和方法。
背景技术：
金属-非故意(或轻)掺杂直接带隙半导体材料-同质重掺杂直接带隙半导体材料接触结构达到平衡后，具有统一的费米能级，三者的费米能级处在同一能级位置，这种结构的总内建电势Vbi等于金属的功函数Oni减去重掺杂GaN的功函数ΦΝ，即Vbi = Φω-ΦΝ
金属-非故意(或轻)掺杂直接带隙半导体材料接触后的肖特基势垒高度ΦΒ等于金属的功函数Φπ减去直接带隙半导体材料的电子亲和势Xs，即有Cj5B=CDm-Xs= Φ m- Φ N+k*T* I n (Nc/ηΝ)= Vbi+k*T*ln (Nc/nN)式中N。是直接带隙半导体材料导带中的有效态密度，nN是重掺杂直接带隙半导体材料的载流子浓度。k是波尔斯曼常数，T是绝对温度。一般情况，nN接近等于或大于 Nc，k*T*ln(Ne/nN) << ΦΒ，如室温下对重掺杂 GaN 材料来说，nN = 2*1018*cnT3，k*T =
O. 0259eV, Nc = 2. 2*1018cnf3，k*T*ln (Nc/nN) = 0. 0025eV。因此有φΒ兰Vbi。即对于金属-非故意(或轻)掺杂直接带隙半导体材料-同质重掺杂直接带隙半导体材料接触结构来说，金属-非故意(或轻)掺杂直接带隙半导体材料之间的肖特基势垒高度ΦΒ近似等于金属-非故意(或轻)掺杂直接带隙半导体材料-同质重掺杂直接带隙半导体材料接触结构的总内建电势Vbi。通常一部分肖特基势垒光电探测器是金属-非故意(或轻)掺杂直接带隙半导体材料-同质重掺杂直接带隙半导体材料接触结构。光在照射肖特基势垒光电探测器耗尽区时，会产生光生载流子(电子、空穴)，在耗尽区电场的作用下，电子、空穴分别被扫出耗尽区，形成光电流。耗尽区的宽度随其外加偏置电压的变化而变化。即耗尽区的宽度随着反向偏压的增大而增大，随着正向偏压的增大而减小。当正向偏压(单位ν)等于肖特基势垒高度(单位eV)时，肖特基势垒区的半导体能带变成平带，耗尽区内建电场强度变为O。在耗尽区的宽度从O增宽的过程中，光在照射肖特基势垒区域时引起的光荧光强度会随着耗尽区宽度增加而减�。�这是由于耗尽区宽度的增加，电场分布空间扩大，同时在内建电场方向上耗尽区内相应位置的电场强度增加，加速了光生载流子的分离和扫出效应，减小了辐射复合的几率，光荧光强度减小。当正向偏压大于或等于肖特基势垒高度时，耗尽区内建电场强度为0，光生载流子的分离和扫出效应随正向电压的增加而变化非常�。�辐射复合几率也随正向电压的增加而变化非常�。�光荧光强度随正向电压的增加而变化非常小。考虑到肖特基势垒样品在正向偏置电压状态时，有正向电流注入通常也不会发光现象。因此，在正向偏置电压从O开始增加的过程中，耗尽区宽度变窄，耗尽区内建电场强度变小直至0，光照产生的光生载流子由于耗尽区变窄和内建电场强度变弱，分离效应变弱，直至稳定；相应的光突光强度逐渐变强，直至强度稳定；光突光强度开始变稳定时对应的正向电压(单位V)便是肖特基势垒高度(单位eV)。根据此物理现象，测量样品的肖特基势垒区域的光荧光强度随偏置电压的变化曲线就能够得到样品的肖特基势垒高度。本发明提供的测量肖特基势垒高度的装置和方法，实现了测量肖特基势垒区域在电场下光荧光变化特性和利用此特性测量肖特基势垒高度。通过该测试装置和方法测出肖特基势垒区域在电场下的光荧光变化特性和肖特基势垒高度，为进一步分析肖特基势垒样品的材料特性、器件特性提供了一种测试工具和方法。

发明内容
(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测量肖特基势垒高度的装置和方法，以实现测量肖特基势垒区域在电场下光荧光变化特性和利用此特性测量肖特基势垒高度。(二)技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种测量肖特基势垒高度的装置，包括一光源，用于提供该装置的光信号源，以激发待测样品的肖特基势垒区域，发出光荧光；一光斩波器，用于对入射到待测样品的肖特基势垒区域的光束斩波，同步输出信号接到锁相放大器的参考信号输入端；一第一透镜，位于待测样品前，汇聚光信号源发出的光束到待测样品的肖特基势垒区域内；一待测样品，放置在样品台上，该待测样品的肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜和光谱仪；一第一源表，与待测样品连接，用于向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流； 一第二透镜，放置在垂直于待测样品的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪；一单色仪，用于接收肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探测器；一探测器，用于测量肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；—锁相放大器，锁相放大器的信号输入端与探测器的信号输出端相连，用于测量探测器输出端的信号；—第二源表，与锁相放大器的输出端相连，用于测量锁相放大器的输出端电压；以及一计算机，用于控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对肖特基势垒样品的偏置电压扫描，从得到的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压(扣除串联电阻上的分压，下同)变化曲线中确定肖特基势垒高度数值。上述方案中，所述计算机接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的单色仪选定波长(光子能量在禁带宽度附近，下同)下的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理，得到肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线；当正向偏置电压处在小于肖特基势垒高度值范围内，光荧光强度随着正向偏压的增加而增加；当正向偏置电压处在等于或大于肖特基势垒高度值范围内，光荧光强度随着正向电压增加而变化不明显，强度比较稳定；因此，在得到的肖特基势垒区域光荧光强度与偏置电压变化曲线中，光荧光强度在正向偏置电压下随正向电压增加而开始稳定时所对应的偏置电压数值就是肖特基势垒高度数值，其中偏置电压数值的单位是V，肖特基势垒高度数值的单位是eV。上述方案中，所述计算机控制单色仪对光荧光进行波长扫描或选定某一出射波长；计算机控制第一源表和第二源表，第一源表实施对肖特基势鱼样品的偏置电压扫描和测量相应偏置电压下的电流，第二源表接收相应偏压下的光荧光的强度，计算机进行相应信号处理，得到肖特基势垒区域光荧光强度与偏置偏压变化曲线。
上述方案中，所述光源为氦镉激光器，或者为氙灯、钨灯和氘灯中的一种光源经单色仪选定波长的光，其中经单色仪选定波长的光的光子能量大于待测样品的禁带宽度。上述方案中，所述第一透镜将光源发出的光汇聚到待测样品的肖特基势垒区域，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面。上述方案中，所述待测样品表面与入射光光束成一定夹角，入射光与待测样品表面的反射光束有夹角，使反射光束不能入射到汇聚光荧光的第二透镜和单色仪里。上述方案中，所述待测样品是直接带隙半导体材料制成的肖特基势垒样品，光子能量大于其禁带宽度的光束照射其肖特基势垒区域可发出光荧光。上述方案中，所述第一源表向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流。上述方案中，所述汇聚光荧光的第二透镜对从待测样品发射出来的光荧光进行汇聚，入射到其后的单色仪的入射狭缝。上述方案中，所述单色仪接收肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描或选定某一波长，入射到其后的探测器。上述方案中，所述探测器是光电二极管或光电倍增管，用于测量光荧光的强度特性。为达到上述目的，本发明还提供了一种测量肖特基势垒高度的方法，包括步骤I :光源发出的激光束经斩波器斩波后，由第一透镜聚焦到待测样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面；光斩波器的同步输出信号接到锁相放大器的参考信号输入端；步骤2 :调整待测样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜和光谱仪；步骤3 :第一源表与待测样品连接，向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流；步骤4:第二透镜放置在垂直于待测样品的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪的入射狭缝；步骤5:单色仪接收待测样品的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探测器；
步骤6 :探测器测量样品的肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；步骤7 :锁相放大器的信号输入端与探测器的信号输出端相连，测量探测器输出端的信号；步骤8 :第二源表与锁相放大器的输出端相连，测量锁相放大器的输出端电压；步骤9 :计算机控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对样品的偏置电压扫描，计算机接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理，得到待测样品的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线，由该曲线得到待测样品的肖特基势垒高度数值。(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果本发明提供的测量肖特基势垒高度的装置及方法，由于肖特基势垒高度是从光荧光强度随偏置电压改变耗尽区的宽度变化特性中得到的，避免了器件边沿并联电阻漏电效应对肖特基势垒高度测量的影响，所以测量精度高、一致性好，具有非破坏性优点。


为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明其后，其中图I是依照本发明实施例的测量肖特基势垒高度的装置的示意图；图2是依照本发明实施例的未掺杂GaN (Qundoped)、轻掺硅GaN (Qdoped)肖特基势垒光电探测器光荧光强度与偏置电压的变化曲线(单色仪选定出射波长363. 2nm)。图3是依照本发明实施例的未掺杂GaN (Iundoped)、轻掺硅GaN (Idoped)肖特基势垒光电探测器的电流与偏置电压(ι-v)曲线。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。如图I所示，图I是依照本发明实施例的测量肖特基势垒高度的装置的示意图，该装置包括一光源1，该光源提供测试系统的光信号源，用来激发肖特基样品4的肖特基势垒区域，发出光突光。—光斩波器2，该斩波器对由光源I出来的入射到肖特基势垒区域的光束进行斩波。光斩波器2的同步输出信号接到锁相放大器9的参考信号输入端。一第一透镜3，该透镜放在肖特基势垒样品4前，汇聚光信号源I发出的光束到待测的肖特基势垒样品4的肖特基势垒区域内；入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势鱼区域表面；一待测的肖特基势垒样品4，放置在样品台上，该样品的肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜6和光谱仪7。一第一源表5与肖特基势垒样品4连接，提供给待测肖特基势垒样品4的正或负偏置电压，对肖特基势垒样品4进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流。一第二透镜6，放在垂直于肖特基势垒样品4的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪7的入射狭缝里。一单色仪7，接收肖特基势垒样品4的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探测器8里。一探测器8测量肖特基势垒样品4的肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；—锁相放大器9的信号输入端与探测器8的信号输出端相连,测量探测器8输出端的信号。—第二源表10与锁相放大器9的输出端相连,测量锁相放大器9的输出端电压。
一计算机11控制单色仪7、第一源表5和第二源表10，实现第一源表5对肖特基势垒样品4的偏置电压扫描，接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的单色仪7选定波长下的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理。得到肖特基势垒样品4的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压(扣除串联电阻上的分压，下同)变化曲线。当正向偏置电压处在小于肖特基势垒高度值(单位eV)范围内，光荧光强度随着正向偏压的增加而增加；当正向偏置电压处在等于或大于肖特基势垒高度值范围内，光荧光强度随着正向电压增加而变化不明显，强度比较稳定；因此，在得到的肖特基势垒区域光荧光强度与偏置电压的变化曲线中，光突光强O度在正向偏置电压下随正向电压增加而开始稳定时所对应的偏置电压(单位v)就是肖特基势垒样品4的肖特基势垒高度(单位eV)。其中的光源I为氦镉激光器、或氙灯、钨灯、氘灯中的一光源经单色仪选定波长(光子能量大于待测肖特基势垒样品的禁带宽度)的光或其它激光光源(光子能量大于待测肖特基势垒样品的禁带宽度)的一种。其中的第一透镜3将光源I发出的光汇聚到肖特基势垒样品4的肖特基势垒区域，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面。其中的肖特基势垒样品4表面与入射光光束成一定夹角，入射光与肖特基势垒样品4的肖特基势垒区域表面的反射光束有夹角，使反射光束不能入射到汇聚光荧光的第二透镜6和单色仪7里。其中的肖特基势垒样品4是直接带隙半导体材料制成的肖特基势垒样品，光子能量大于其禁带宽度的光束照射其肖特基势垒区域可发出光荧光。其中的第一源表5提供给待测肖特基势垒样品4的正或负偏置电压，对肖特基势垒样品4进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流。其中的汇聚光荧光的第二透镜6对从肖特基势垒样品4发射出来的光荧光进行汇聚，入射到其后的单色仪7的入射狭缝里。其中的单色仪7接收肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描或选定某一波长，入射到其后的探测器8里。其中的探测器8是光电二极管或光电倍增管，测量光荧光的强度特性。其中的计算机11控制单色仪7对光荧光进行波长扫描或选定某一出射波长；计算机控制源表I和源表2，源表I实施对肖特基势垒样品的偏置电压扫描，源表2接收相应偏压下的光荧光的强度，计算机进行相应信号处理，得到肖特基势垒区域光荧光强度与偏置电压的变化曲线，光突光强度在正向偏置电压下随正向电压增加而开始稳定时所对应的偏置电压(単位v)就是肖特基势垒高度(単位eV)。实施例以测量非故意掺杂GaN、轻掺硅GaN肖特基势垒光电探测器样品的势垒高度为例来说明本发明。首先測量非故意掺杂GaN肖特基势垒光电探测器样品的势垒高度，其具体步骤如下步骤I :光源I使用325nm He-Cd激光器，激光束经斩波器2斩波后，由聚焦第一透镜3聚焦到非故意掺杂GaN肖特基势垒光电探测器样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面。光斩波器2的同步输出信号接到锁相放、大器9的參考信号输入端。步骤2 :调整非故意掺杂GaN肖特基势垒光电探测器样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜6和光谱仪7。步骤3 :—第一源表5使用源表2400与GaN肖特基势垒光电探測器样品连接，提供给肖特基势垒光电探测器样品的正或负偏置电压，对肖特基势垒光电探测器样品进行电压扫描。步骤4 :一第二透镜6，放在垂直于GaN肖特基势垒光电探测器样品的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪7的入射狭缝里。步骤5 :—单色仪7，接收GaN肖特基势垒光电探测器样品的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探測器8里。如単色仪选定接近GaN禁带宽度的波长363. 2nm。步骤6 : —探測器8使用光电倍增管，測量GaN肖特基势垒光电探测器样品的肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经単色仪选定波长363. 2nm下的光強度；步骤7 :锁相放大器9的信号输入端与探測器8的信号输出端相连，測量探測器8输出端的信号。步骤8 :—第二源表10使用源表2400，与锁相放大器9的输出端相连，測量锁相放大器9的输出端电压。步骤9: 一计算机11控制单色仪7、第一源表5 (源表2400)和第二源表10 (源表2400),实现第一源表5对非故意掺杂GaN肖特基势鱼光电探测器样品的偏置电压扫描，计算机接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的(単色仪7选定输出波长363. 2nm下)的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理。得到非故意掺杂GaN肖特基势垒光电探测器样品的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线Qundoped如图2所示。从图2中的曲线Qundoped可以看出当正向偏置电压处在小于I. 22V范围内，光荧光强度随着正向偏压的增加而增加；当正向偏置电压在等于或大于I. 22V范围内，光荧光强度随着正向电压增加而变化不明显，強度比较稳定；因此，在得到的肖特基势垒区域光荧光强度与偏置电压变化曲线Qundoped中，光荧光强度在正向偏置电压下随正向电压增加而开始稳定时所对应的偏置电压数值I. 22(単位V)就是非故意掺杂GaN肖特基势垒光电探測器样品的肖特基势垒高度数值(単位eV)，其肖特基势垒高度为I. 22eV。将测试样品换成轻掺硅GaN肖特基势垒光电探测器样品重复上述测量过程，得到轻掺硅GaN肖特基势垒光电探测器样品的肖特基势垒区域光荧光强度(选定波长363. 2nm下)与偏置电压的变化曲线Qdoped如图2所示，其肖特基势垒高度为0.86eV。为了验证本发明对测量非故意掺杂GaN、轻掺硅GaN肖特基势垒光电探测器样品势垒高度的有效性，我们测量了两样品的电流-电压(I-V)特性曲线，如图3所示。根据肖特基势垒样品的ι-v特性公式/ = /, exp(^；-l)式中V是偏置电压，Ist是饱和电流。当V彡3kT/q时
I = /、，exp(-^-)
ml通过I-V特性曲线求得非故意掺杂GaN、轻掺硅GaN肖特基势垒光电探测器样品的饱和电流分别为Jstundoped = 3. 08Χ1(Γ16安培、Istdoped = 5. 15Χ1(Γη安培。根据肖特基势垒饱和电流公式Ist^AiAr式中A*是理查德森常数，A*=26A/cm2 XK2 ；AS是GaN肖特基势垒光电探测器样品的面积，As = O. 0124cm2 ；k = 300K ;得到非故意掺杂GaN、轻掺硅GaN肖特基势垒光电探测器样品的势垒高度分别是1. 20eV、0. 88eV。利用本发明的装置和方法测得的非故意掺杂GaN、轻掺硅GaN肖特基势垒光电探测器样品的势垒高度分别是I. 22eV、0. 86eV，基本与I-V特性分别测量相应样品的势垒高度1. 20eV、0. 88eV 基本一致。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进ー步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，包括 一光源，用于提供该装置的光信号源，以激发待测样品的肖特基势垒区域，发出光荧光; 一光斩波器，用于对入射到待测样品的肖特基势垒区域的光束斩波，同步输出信号接到锁相放大器的参考信号输入端； 一第一透镜，位于待测样品前，汇聚光信号源发出的光束到待测样品的肖特基势垒区域内； 一待测样品，放置在样品台上，该待测样品的肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜和光谱仪； 一第一源表，与待测样品连接，用于向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流； 一第二透镜，放置在垂直于待测样品的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪； 一单色仪，用于接收肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探测器； 一探测器，用于测量肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经单色仪选定波长下的光强度； 一锁相放大器，锁相放大器的信号输入端与探测器的信号输出端相连，用于测量探测器输出端的信号； 一第二源表，与锁相放大器的输出端相连，用于测量锁相放大器的输出端电压；以及 一计算机，用于控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对肖特基势垒样品的偏置电压扫描，从得到的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线中确定肖特基势垒高度数值。
2.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述计算机接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的单色仪选定波长下的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理，得到肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线；当正向偏置电压处在小于肖特基势垒高度值范围内，光荧光强度随着正向偏压的增加而增加；当正向偏置电压处在等于或大于肖特基势垒高度值范围内，光荧光强度随着正向电压增加而变化不明显，强度比较稳定；因此，在得到的肖特基势垒区域光荧光强度与偏置电压变化曲线中，光荧光强度在正向偏置电压下随正向电压增加而开始稳定时所对应的偏置电压数值就是肖特基势垒高度数值，其中偏置电压数值的单位是V，肖特基势垒高度数值的单位是eV。
3.根据权利要求2所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述计算机控制单色仪对光荧光进行波长扫描或选定某一出射波长；计算机控制第一源表和第二源表，第一源表实施对肖特基势垒样品的偏置电压扫描和测量相应偏置电压下的电流，第二源表接收相应偏压下的光荧光的强度，计算机进行相应信号处理，得到肖特基势垒区域光荧光强度与偏置偏压变化曲线。
4.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述光源为氦镉激光器，或者为氙灯、钨灯和氘灯中的一种光源经单色仪选定波长的光，其中经单色仪选定波长的光的光子能量大于待测样品的禁带宽度。
5.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述第一透镜将光源发出的光汇聚到待测样品的肖特基势垒区域，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面。
6.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述待测样品表面与入射光光束成一定夹角，入射光与待测样品表面的反射光束有夹角，使反射光束不能入射到汇聚光荧光的第二透镜和单色仪里。
7.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述待测样品是直接带隙半导体材料制成的肖特基势垒样品，光子能量大于其禁带宽度的光束照射其肖特基势垒区域可发出光荧光。
8.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述第一源表向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描。
9.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述汇聚光荧光的第二透镜对从待测样品发射出来的光荧光进行汇聚，入射到其后的单色仪的入射狭缝。
10.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述单色仪接收肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描或选定某一波长，入射到其后的探测器。
11.根据权利要求I所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述探测器是光电二极管或光电倍增管，用于测量光荧光的强度特性。
12.—种应用权利要求I所述装置测量肖特基势垒高度的方法，其特征在于，包括 步骤I :光源发出的激光束经斩波器斩波后，由第一透镜聚焦到待测样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面；光斩波器的同步输出信号接到锁相放大器的参考信号输入端； 步骤2 :调整待测样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜和光谱仪； 步骤3 :第一源表与待测样品连接，向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流； 步骤4:第二透镜放置在垂直于待测样品的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪的入射狭缝； 步骤5 :单色仪接收待测样品的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探测器； 步骤6 :探测器测量样品的肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经单色仪选定波长下的光强度； 步骤7 :锁相放大器的信号输入端与探测器的信号输出端相连，测量探测器输出端的信号; 步骤8 :第二源表与锁相放大器的输出端相连，测量锁相放大器的输出端电压； 步骤9 :计算机控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对样品的偏置电压扫描，计算机接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理，得到待测样品的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线，由该曲线得到待测样品的肖特基势垒高度数值。
全文摘要
本发明公开了一种测量肖特基势垒高度的装置及方法，包括光源、光斩波器、第一透镜、待测样品、第一源表、第二透镜、单色仪、探测器、锁相放大器、第二源表和计算机，该计算机控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对肖特基势垒样品的偏置电压扫描，从得到的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线中确定肖特基势垒高度数值。利用本发明，由于肖特基势垒高度是从测量的光荧光强度随偏置电压的变化特性中得到的，避免了器件边沿并联电阻漏电效应对肖特基势垒高度测量的影响，具有测量精度高、一致性好、非破坏性等优点。
文档编号G01N21/64GK102735665SQ201210209958
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月19日 优先权日2012年6月19日
发明者刘宗顺, 江德生, 赵德刚, 陈平 申请人:中国科学院半导体研究所