半導(dǎo)體物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模板

1、半 導(dǎo) 體 物 理 實(shí) 驗(yàn)指 導(dǎo) 書張國軍 薛晨陽 劉文怡 熊繼軍 等電子與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系201012實(shí)驗(yàn)一 MOS結(jié)構(gòu)高頻CV特性測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 熟悉Agilent 4284A的基本功能和使用方法。 2 掌握P型（或N型）半導(dǎo)體MOS結(jié)構(gòu)的高頻C-V特性及其測試方法。 3 掌握利用高頻C-V特性曲線得出二氧化硅層厚度及襯底摻雜濃度的方法。二、實(shí)驗(yàn)器材 1Agilent 4284A 1臺(tái)。 2. 測試臺(tái)，包括樣品臺(tái)，探針等。 3元器件：EFM959M179(A), 3SK29等。 4. 導(dǎo)線若干三、實(shí)驗(yàn)說明 1 首先學(xué)會(huì)使用Agilent 4284A。 2 使用探針時(shí)

2、注意力度，用力過大會(huì)損壞芯片，用力過小會(huì)引起接觸不良。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）測量MOS結(jié)構(gòu)高頻CV特性。 （2）確定二氧化硅層厚度。（3）確定襯底摻雜濃度。實(shí)驗(yàn)步驟：（1） 在固定柵壓上加一個(gè)高頻的小信號(hào)（1MHz）。（2） 緩慢的改變柵壓（從負(fù)值變到正值），測出高頻的C-V特性。（3） 從高頻的C-V特性曲線上得出Ci和Cm，從而根據(jù)公式求出氧化層的厚度di和摻雜濃度NA或ND(也可以查表獲得)。注： , , 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，打印測量結(jié)果曲線。 2 小結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。 3 回答思考題。 當(dāng)柵壓在形成反型層之前迅速突變時(shí)，高頻C-V特性將發(fā)生怎樣的變化？ 實(shí)驗(yàn)

3、二 MOS結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)CV特性測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 進(jìn)一步熟悉Agilent 4284A的基本功能和使用方法。 2 掌握MOS結(jié)構(gòu)的高、低頻CV特性的測量方法。 3 學(xué)會(huì)利用高、低頻CV特性曲線確定界面態(tài)密度及其分布。二、實(shí)驗(yàn)器材 1Agilent 4284A 1臺(tái)。 2. 測試臺(tái)，樣品臺(tái)，探針等。 3元器件：EFM959M179(A), 3SK29等。 4. 導(dǎo)線若干。三、實(shí)驗(yàn)說明 1 首先學(xué)會(huì)使用Agilent 4284A。 2 使用探針時(shí)注意力度，用力過大會(huì)損壞芯片，用力過小會(huì)引起接觸不良。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）測量MOS結(jié)構(gòu)的高、低頻CV特性。（2）確定界面態(tài)密度及其分布。實(shí)驗(yàn)

4、步驟：（1） 在固定柵壓上加一個(gè)高頻的小信號(hào)（1MHz）。（2） 緩慢的改變柵壓（從負(fù)值變到正值），測出高頻的C-V特性。（3） 在固定柵壓上加一個(gè)低頻的小信號(hào)(100Hz)。（4） 緩慢的改變柵壓（從負(fù)值變到正值），測出低頻的C-V特性。（5） 從準(zhǔn)靜態(tài)C-V特性曲線上得到含有界面態(tài)的MOS結(jié)構(gòu)的電容CL，以及二氧化硅層電容Ci，再根據(jù)公式理論計(jì)算出無界面態(tài)的電容CC, 從而通過進(jìn)一步的計(jì)算得出界面態(tài)密度Nit(E)。注： （P型） （n 型）五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，打印測量結(jié)果曲線。 2 小結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。 3 回答思考題。 準(zhǔn)靜態(tài)C-V法測量界面態(tài)密度方法的適用范圍。 實(shí)驗(yàn)三

5、 霍爾效應(yīng)測量載流子濃度實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉霍爾效應(yīng)及霍爾電壓測試原理 2 利用測試數(shù)據(jù)判斷半導(dǎo)體樣品的導(dǎo)電類型3利用測試數(shù)據(jù)計(jì)算半導(dǎo)體樣品的載流子濃度二、實(shí)驗(yàn)器材 1霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀SH500A一臺(tái) 2. VAA電壓測量雙路恒流電源一臺(tái) 3萬用表 4. 連接線等。三、實(shí)驗(yàn)說明 1學(xué)會(huì)使用恒流電源和霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀，熟悉霍爾效應(yīng)測試原理與實(shí)驗(yàn)裝置。 2 注意霍爾效應(yīng)測試中磁場、電流和霍爾電壓的方向及極性。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）固定勵(lì)磁電流（400mA）測量霍爾電壓與激勵(lì)電流的關(guān)系曲線。（2）固定激勵(lì)電流（2.5mA）測量霍爾電壓與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)步驟：（3） 固定勵(lì)磁電流

6、（400mA）,從0開始緩慢增加激勵(lì)電流（02.4mA，2mA步長），記錄對應(yīng)的霍爾電壓，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪出曲線。（4） 固定激勵(lì)電流（2.5mA）,從0開始緩慢增加勵(lì)磁電流（0600mA，50mA步長），記錄對應(yīng)的霍爾電壓，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪出曲線。（5） 根據(jù)所測數(shù)據(jù)，判斷霍爾實(shí)驗(yàn)樣品的導(dǎo)電類型（P或N型）。（6） 根據(jù)所給出的樣品參數(shù)和磁場參數(shù)以及所測數(shù)據(jù)，計(jì)算半導(dǎo)體樣品的載流子濃度。注：本實(shí)驗(yàn)中，霍爾樣品為GaAs，樣品厚度d=0.2mm，W/L=1，電磁鐵CM0.0025T/A (CM是電磁鐵的材料、結(jié)構(gòu)參數(shù))五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，打印測量結(jié)果曲線。 2 小結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。 3 回

7、答思考題。 如何通過洛侖茲力方向和輸出霍爾電壓的正負(fù)來判斷半導(dǎo)體樣品的極性？實(shí)驗(yàn)四 霍爾效應(yīng)測量載流子遷移率實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉霍爾效應(yīng)及霍爾電壓測試原理 2 利用測試數(shù)據(jù)和計(jì)算半導(dǎo)體樣品的遷移率二、實(shí)驗(yàn)器材 1霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀SH500A一臺(tái) 2. VAA電壓測量雙路恒流電源一臺(tái) 3萬用表 4. 連接線等。三、實(shí)驗(yàn)說明 1學(xué)會(huì)使用恒流電源和霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀，熟悉霍爾效應(yīng)測試原理與實(shí)驗(yàn)裝置。 2 注意霍爾效應(yīng)測試中磁場、電流和霍爾電壓的方向及極性。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）固定勵(lì)磁電流（400mA）測量霍爾電壓與激勵(lì)電流的關(guān)系曲線。（2）固定激勵(lì)電流（2.5mA）測量霍爾電壓與勵(lì)磁電

8、流的關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)步驟：（3） 固定勵(lì)磁電流（400mA）,從0開始緩慢增加激勵(lì)電流（02.4mA，2mA步長），記錄對應(yīng)的霍爾電壓，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪出曲線。（4） 固定激勵(lì)電流（2.5mA）,從0開始緩慢增加勵(lì)磁電流（0600mA，50mA步長），記錄對應(yīng)的霍爾電壓，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪出曲線。（5） 用萬用表測量激勵(lì)電流在樣品上產(chǎn)生的電壓Vx。（6） 根據(jù)所測數(shù)據(jù)，判斷霍爾實(shí)驗(yàn)樣品的導(dǎo)電類型（P或N型）。（7） 根據(jù)所給出的樣品參數(shù)和磁場參數(shù)以及所測數(shù)據(jù)，計(jì)算半導(dǎo)體樣品的載流子遷移率。注：本實(shí)驗(yàn)中，霍爾樣品為GaAs，樣品厚度d=0.2mm，W/L=1，電磁鐵CM0.0025T/A (CM是電磁鐵的材

9、料、結(jié)構(gòu)參數(shù))五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，打印測量結(jié)果曲線。 2 小結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。 3 回答思考題。 思考樣品尺寸參數(shù)誤差會(huì)給霍爾效應(yīng)測試實(shí)驗(yàn)帶來怎樣的誤差？實(shí)驗(yàn)五 太陽能電池光伏效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解太陽能電池的工作原理 2 通過測試數(shù)據(jù)推斷太陽能電池的結(jié)構(gòu)二、實(shí)驗(yàn)器材 1硅太陽能電池板一塊。 2. 萬用表 3可調(diào)光源。 4. 連接線等。三、實(shí)驗(yàn)說明 1學(xué)會(huì)使用太陽能電池板，并觀察太陽能電池與輸入光強(qiáng)的定性關(guān)系。 2通過測試數(shù)據(jù)推斷太陽能電池的結(jié)構(gòu)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（1）固定太陽能電池，測試黑暗狀態(tài)和不同光強(qiáng)下的太陽能電池輸出電壓。（2）通過測試數(shù)據(jù)推斷太陽能電池的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)步驟：（3） 將太陽能電池板放入黑箱，測試其輸出電壓。（4） 打開黑箱蓋板，用可調(diào)光源照射太陽能電池板，測量