半导体中体极化现象的非接触式探测

目的

表征半导体中的体极化现象（例如体光伏效应 BPVE），传统方案需要在样品上制备两个电极，不可避免会在半导体 - 金属界面引入额外缺陷，这对于高电阻率超宽禁带半导体的表征而言难度极高。

解决方案

采用搭载开尔文探针的表面光电压（SPV）光谱技术，以无损、非接触式方法表征碳掺杂氮化镓 单晶的接触电势差变化（DCPD，即 ΔCPD）。通过定制专属测试装置，可实现 ±200 V 宽量程的 DCPD 测试，无需制备电极即可检测到大幅值光电压信号。

应用示例

氮化镓（GaN）的禁带宽度为 3.4 eV。图 1 为碳掺杂氮化镓晶体（GaN:C）的 DCPD 光谱测试结果：在 3 eV 光子激发下，对应 SPV 信号幅值超过 13 V，即在特定缺陷态激发条件下，SPV 信号幅值远高于禁带宽度对应的理论预期值[1]。在禁带宽度附近可观测到 DCPD 信号方向反转，且导数曲线出现特征峰。采用 445 nm 激光二极管高功率激发时，碳掺杂浓度为 9×10¹⁸ cm⁻³ 的 GaN:C 样品最高 SPV 信号可达约 23 V，远高于禁带宽度对应的理论幅值（结果见图 2）。