Objectif
Le Ga₂O₃ est un semi-conducteur à bande interdite ultra-large présentant un grand potentiel d'application. La caractérisation sans contact des transitions liées aux défauts avec une sensibilité élevée reste un défi.
Solution
La spectroscopie de phototension de surface (SPV) sans contact en modes CC (sonde de Kelvin, mesure directe de la différence de potentiel de contact, DCPD) et en courant alternatif (régime modulé) fournit des informations sur les énergies de transition et la direction de la séparation de charge dans une large gamme spectrale allant du proche infrarouge (< 0,5 eV) jusqu'à l'ultraviolet profond (> 6 eV) avec une grande sensibilité. De plus, la même électrode perforée peut être utilisée pour des mesures en modes CC et CA avec un amplificateur de charge (figure 1).
Exemple d'application
La figure 2 montre un exemple de mesure d'un spectre DCPD (négatif) et du spectre de l'amplitude SPV modulée (sur une échelle logarithmique) au même endroit d'un cristal de b-Ga₂O₃. Les transitions au niveau de la bande interdite du b-Ga₂O₃ à 4,8 eV et les transitions de défauts à 1,6, 2,3, 3,2, 4,0, 4,4 et 4,6 eV sont bien distinguées, tandis que les sensibilités pour les mesures en modes CC et CA peuvent être assez différentes selon les transitions.
Références
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, N. Nickel, « Spectroscopie de la phototension de surface sur de larges intervalles de temps pour les semi-conducteurs à bande interdite ultra-large : l'exemple de l'oxyde de gallium », Phys. Stat. Sol. A 11 (2021) 2100176.
![Fig. 1: Scheme for the measurement in dc and ac modes with the same electrode and a charge amplifier [1].](/fileadmin/_processed_/6/b/csm_characterization_of_ga2O3_01_b03995671e.png)
Fig. 1: Scheme for the measurement in dc and ac modes with the same electrode and a charge amplifier [1].
Fig. 2: Spectra of DCPD (blue) and spectrum of the modulated SPV amplitude (red) of a b-Ga2O3 crystal. Onsets at major defect transitions and at the band gap.
Solutions et secteurs industriels associés: Couches épitaxiées et couches minces
