Objectif
Le SiC, le GaN et l'AlGaN appartiennent à la classe des semi-conducteurs à large bande interdite et sont notamment utilisés dans l'électronique de puissance, les dispositifs optoélectroniques et les transistors tels que les HEMT (transistors à haute mobilité électronique). La caractérisation optoélectronique sans contact des semi-conducteurs à large bande interdite et des hétérostructures dans des conditions de production et dans les domaines de la R&D s’avère souvent difficile.
Solution
La spectroscopie SPV en modes continu (sonde de Kelvin, mesure de la différence de potentiel de contact, DCPD) et alternatif (modulé) fournit des informations sur la séparation préférentielle des charges en relation avec les transitions électroniques et la dynamique des porteurs [1]. L'utilisation d'amplificateurs de charge permet d'effectuer des mesures SPV en modes continu et alternatif avec la même électrode.
Exemple d'application
La figure 1 montre les spectres DCPD de GaN, Al0,25Ga0,75N/GaN et 4h-SiC/GaN déposés sur des plaquettes de saphir. Outre les directions de la séparation de charge et les énergies de transition aux bandes interdites, les transitions dues à des défauts peuvent être distinguées. Les signatures de processus lents peuvent être identifiées dans les mesures SPV modulées (figure 2).
Références
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, « Surface photovoltage analysis of photoactive materials », World Scientific, 2020.
[2] Th. Dittrich, S. Fengler, N. Nickel, « Spectroscopie de phototension de surface sur de larges domaines temporels pour les semi-conducteurs à bande interdite ultra-large : exemple de l'oxyde de gallium », Phys. Stat. Sol. A 11 (2021) 2100176.
Fig. 1: DCPD spectra of GaN (blue), Al0.26Ga0.74N / GaN (green) and 4h-SiC / GaN (red) epitaxial layers deposited on sapphire.
Fig. 2: Modulated in-phase and phase-shifted by 90° SPV spectra of GaN (a), 4h-SiC / GaN (b) and Al0.26Ga0.74N / GaN (c).
Solutions et secteurs industriels associés: Couches épitaxiées et couches minces
