半導(dǎo)體材料與器件測(cè)試技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)講述

1、半導(dǎo)體材料與器件測(cè)試技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)光電工程學(xué)院2012年8月實(shí)驗(yàn)一半導(dǎo)體電阻率和方阻測(cè)量的研究一、實(shí)驗(yàn)意義電阻率是半導(dǎo)體材料的重要電學(xué)參數(shù)之一，可以反映出半導(dǎo)體內(nèi)淺能級(jí)替位雜質(zhì)濃度，薄層電阻是表 征半導(dǎo)體摻雜濃度的一個(gè)重要工藝參數(shù)。測(cè)量電阻率與薄層電阻的方法很多，如二探針?lè)āU(kuò)展電阻法 等。而四探針?lè)ㄊ悄壳皬V泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法，它具有操作方便，精度較高，對(duì)樣品的幾何形狀無(wú)嚴(yán)格要 求等特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解四探針電阻率測(cè)試儀的基本原理；2、了解的四探針電阻率測(cè)試儀組成、原理和使用方法：3、能對(duì)給定的物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、處理。三、實(shí)驗(yàn)原理測(cè)量原理：將四根排成一條直線的探針以一

2、定的壓力垂直地壓在被測(cè)樣品表而上，在1、4探針間通以電流 KmA), 2、3探針間就產(chǎn)生一定的電壓V(nW)(如圖l)o測(cè)量此電壓并根據(jù)測(cè)量方式和樣品的尺寸不同， 可分別按以下公式計(jì)算樣品的電阻率、方塊電阻、電阻：.薄圓片(厚度W4mm)電阻率：Vp = -x F (D/S) XF (W/S) X W x Fsp 其中：D樣品直徑，單位：cm或mm,注意與探針間距S單位一致：S平均探針間距，單位：cm或mm,注意與樣品直徑D單位一致(四探針頭合格證上的S值):W一樣品厚度，單位：cm,在F(W/S)中注意與S單位一致：Fsp-探針間距修正系數(shù)(四探針頭合格證上的F值)：F(D/S一樣品直徑修正

3、因子。當(dāng)D-8時(shí)，F(xiàn)(D/S)=4.532,有限直徑下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)一樣品厚度修正因子。W/S<0.4時(shí)，F(xiàn)(W/S)=1： W/S>0.4時(shí)，F(xiàn)(W/S)值由附表C查出： 11、4探針流過(guò)的電流值，選值可參考表5.2(第6頁(yè)表52)：V2、3探針間取出的電壓值，單位mV：.薄層方塊電阻Re：VRD=yX F (D/S) XF (W/S) X FspQ/口(2)其中：D樣品直徑，單位：cm或mm,注意與探針間距S單位一致；S平均探針間距，單位：cm或mm,注意與樣品直徑D單位一致(四探針頭合格證上的S值)：W一樣品厚度，單位：cm,在F(W/S)中注意與S

4、單位一致；Fsp-探針間距修正系數(shù)(四探針頭合格證上的F值)：F(D/S一樣品直徑修正因子。當(dāng)D-8時(shí)，F(xiàn)(D/S)=4.532,有限直徑下的F(D/S)由附表B查出：F(W/S)一樣品厚度修正因子。W/S<0.4時(shí)，F(xiàn)(W/S)=1； W/S>0.4時(shí)，F(xiàn)(W/S)值由附表C查出； 11、4探針流過(guò)的電流值，選值可參考表5.1(第6頁(yè)表5.1)；V2、3探針間取出的電壓值，單位mV：雙面擴(kuò)散層方塊電阻RD可按無(wú)窮大直徑處理，此時(shí)F(D/S)=4.532,由于擴(kuò)散層厚度W遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于探針間距，故F(W/S)=1,此時(shí)VRd=4.532x xFsp單而擴(kuò)散層、離子注入層、反型外延層方塊電

5、阻此時(shí)F(D/S)值應(yīng)根據(jù)D/S值從附表C中查出。另外由于擴(kuò)散層、注入層厚度W遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于探針間距，故 F(W/S)=1,此時(shí)有VRa= yx F (D/S) xFsp .棒材或厚度大于4mm的厚片電阻率P：當(dāng)探頭的任一探針到樣品邊緣的最近距離不小于4S時(shí)，測(cè)量區(qū)的電阻率為： p = yxC Q cm(3)其中：C=2nS為探針系數(shù)，單位：cm (四探針頭合格證上的C值)：S 的取值來(lái)源于:1/S= (1/S1+1/S3-1/(S1+S3)- 1/(S2+S3), S1 為(1-2)針、S2 為(2-3)針、S3為(3-4)針的間距，單位：cm：11、4探針流過(guò)的電流值，單位mA,選值可參考表5.

6、2(第6頁(yè)表5.2)；V2、3探針間取出的電壓值，單位mV； .電阻的測(cè)量：應(yīng)用恒流測(cè)試法，電流由樣品兩端流入同時(shí)測(cè)量樣品兩端壓降。樣品的電阻為:Q(3)其中：I一樣品兩端流過(guò)的電流值，單位mA,選值可參考表5.2（第6頁(yè)表5.2）；V一樣品兩端取出的電壓值，單位mV：四、實(shí)驗(yàn)裝置：儀器分為電氣部分、測(cè)試架兩大部分，可以根據(jù)測(cè)試需要安放在一般工作臺(tái)或者專用工作臺(tái)上。儀器電氣原理如下圖所示波壓F灌穩(wěn)(-流檔向制 電選換控4.儀器面板說(shuō)明RTS-8型四探針測(cè)試儀主要由主機(jī)（電氣測(cè)量裝置）、測(cè)試臺(tái)、計(jì)算機(jī)組成，三部分獨(dú)立放置，通過(guò)連 接線聯(lián)接。該四探針測(cè)試儀亦可脫離計(jì)算機(jī)單獨(dú)使用。-5-RTS-8型

7、四探針測(cè)試儀儀表前面板說(shuō)明RTS-8 型探針測(cè)試儀m z mnA k u h m Qdrgo 常片 QoooFOUR PROBES TECH（5ADJIROUGH FINEFOUR POINT PROBES ME TERMADE IN CHINAP/RoSPOH并行辿訊報(bào)PARALLEL PORT5項(xiàng)目說(shuō)明K1,K2,K3,K4,K5,K6測(cè)量電流量程選擇按鍵，共6個(gè)量程，當(dāng)按相應(yīng)的量程時(shí)，此量程按鈕上方的指示燈會(huì)亮。K7“Rd /P ”測(cè)量選擇按鍵，即是測(cè)量樣品的方塊電阻還是電阻率的選擇按鍵，開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)設(shè)置在“Rd ”位。按下此按鍵會(huì)在 這兩種測(cè)量狀態(tài)下切換，按鍵上方的相應(yīng)的指示燈會(huì)亮表示現(xiàn)

8、處的測(cè)量類別。K8“電流/測(cè)量”方式選擇按鍵，開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)設(shè)置在“I”位；按下此按鍵會(huì)在這兩種模式下切換，按鍵上方的相應(yīng)的指示燈會(huì)亮表 示現(xiàn)處的狀態(tài)。即當(dāng)處在“I”時(shí)表示數(shù)據(jù)顯示屏顯示的是樣品測(cè)量電流值，用戶可根據(jù)測(cè)量樣品調(diào)行量程按鍵或電位器獲得適 合樣品測(cè)量的電流。當(dāng)在“P/Ra”時(shí)表示現(xiàn)處于測(cè)量模式下，數(shù)據(jù)顯示屏顯示的是方塊電阻或電阻率的測(cè)量值cK9電流換向按鍵，按鍵上方的燈亮?xí)r表示反向。滅時(shí)表示正向。K10低阻測(cè)試擴(kuò)展按鍵（只在100mA量程檔有效），按鍵上方的燈指示開(kāi)、關(guān)的狀態(tài)。VV1.VV2W1 一電流粗調(diào)電位器：W2 一電流細(xì)調(diào)電位器cp與計(jì)算機(jī)通訊的并口接口。L顯示測(cè)試值的數(shù)據(jù)顯示

9、屏，在不同的測(cè)試狀態(tài)下分別用來(lái)顯示樣品的測(cè)試電流值、方塊電阻測(cè)量值、電阻率測(cè)量值。U測(cè)試值的單位指示燈。KI K2 K3 K4K5 K6 K7K8K9 K10p備注:連機(jī)測(cè)量時(shí)用戶只需對(duì)前面板電位器Wl、W2進(jìn)行操作（調(diào)行樣品測(cè)試電流值，前面板的其它按鍵用戶不需在主機(jī)上操作,在測(cè)量時(shí)完全由計(jì)算機(jī)RTS-4四探針測(cè)試儀儀表前面板說(shuō)明KI K2 K3 K4 K5 K6 K7p項(xiàng)目說(shuō)明K1,K2,K3,K4測(cè)量電流量程選擇按鍵，共4個(gè)量程，當(dāng)按相應(yīng)的量程時(shí)，此量程按鈕上方的指示燈會(huì)亮。K5“R/P ”測(cè)量選擇按鍵，即是測(cè)量樣品的方塊電阻還是電阻率的選擇按鍵，開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)設(shè)置在“R?！蔽?。按下此按鍵會(huì)在

10、 這兩種測(cè)量狀態(tài)下切換，按鍵上方的相應(yīng)的指示燈會(huì)亮表示現(xiàn)處的測(cè)量類別。K6“電流/測(cè)量"方式選擇按鍵，開(kāi)機(jī)時(shí)自動(dòng)設(shè)置在“I”位：按下此按鍵會(huì)在這兩種模式下切換，按鍵上方的相應(yīng)的指示燈會(huì)亮表 示現(xiàn)處的狀態(tài)。即當(dāng)處在“I”時(shí)表示數(shù)據(jù)顯示屏顯示的是樣品測(cè)量電流值，用戶可根據(jù)測(cè)量樣品調(diào)節(jié).量程按鍵或電位器獲得適 合樣品測(cè)量的電流。當(dāng)在“P/R”時(shí)表示現(xiàn)處于測(cè)量模式下，數(shù)據(jù)顯示屏顯示的是方塊電阻或電阻率的測(cè)量值。K7電流換向按鍵，按鍵上方的燈亮?xí)r表示反向。滅時(shí)表示正向。W1,W2W1 一電流粗調(diào)電位器；W2 一電流細(xì)調(diào)電位器.p與計(jì)算機(jī)通訊的并口接口。L顯示測(cè)試值的數(shù)據(jù)顯示屏，在不同的測(cè)試狀態(tài)

11、下分別用來(lái)顯示樣品的測(cè)試電流值、方塊電阻測(cè)量值、電阻率測(cè)量值。U測(cè)試值的單位指示燈。備注:連機(jī)測(cè)量時(shí)用戶只需對(duì)前面板電位器31、W2進(jìn)行操作（調(diào)節(jié)樣品測(cè)試電流值）。前面板的其它按鍵用戶不需在主機(jī)上操作,在測(cè)量時(shí)完全由計(jì)算機(jī)控制。主機(jī)后面板安裝情況如下圖所示:ON1OFFINPUTPORTFUSE220V©5o4項(xiàng)目說(shuō)明1電源開(kāi)關(guān)2四探針探頭連接插座3保險(xiǎn)管4電源插座5輸出控制端口五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容首先按后面板說(shuō)明用連接電纜將四探針探頭與主機(jī)連接好，接上電源，再按以下步驟進(jìn) 行操作：1 .開(kāi)啟主機(jī)電源開(kāi)關(guān)，此時(shí)“R”和“I”指示燈亮。預(yù)熱約10分鐘：2 .估計(jì)所測(cè)樣品方塊電阻或電阻率范闈：R

12、TS-8型四探針測(cè)試儀按表5.1和表5.2選擇適合的電流量程對(duì)樣品進(jìn)行測(cè) 量,按下 KI (luA)、K2(10uA)> K3(100uA). K4(lmA)、K5(10mA). K6(100mA)中相應(yīng) 的鍵選擇量程；(如無(wú)法估計(jì)樣品方塊電阻或電阻率的范圍，則可先以“10 nA”量程進(jìn)行 測(cè)量，再以該測(cè)量值作為估計(jì)值按表5.1和表5.2選擇電流量程得到精確的測(cè)量結(jié)果)-37 -方塊電阻測(cè)量時(shí)電流量程選擇表(推薦)方塊電阻(0口)電流量程<2.5100mA2.0 2510mA20 2501mA200 2500100uA2000 25000lOuA>20000luA電阻率測(cè)量時(shí)

13、電流量程選擇表(推薦)電阻率(C cm)電流量程<0.03100mA0.03 0.310mA0.3 301mA30 300100uA300 3000lOuA>3000luA表5.1表5.2RTS-4型四探針測(cè)試儀按表5.3和表5.4選擇適合的電流量程對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量，按下K1 （0.1mA）, K2（lmA）, K3（10mA）、K4（100mA）中相應(yīng)的鍵選擇量程；（如無(wú)法估計(jì)樣品方塊 電阻或電阻率的范圍，則可先以“0.1mA”量程進(jìn)行測(cè)量，再以該測(cè)量值作為估計(jì)值按表 5.3和表5.4選擇電流量程得到精確的測(cè)量結(jié)果）方塊電阻測(cè)量時(shí)電流量程選擇表（推薦）方塊電阻（。/口）電流量程&l

14、t;2.5100mA2.0 2510mA20 2501mA>2000.1 mA表5.3電阻率測(cè)量時(shí)電流量程選擇表（推薦）電阻率(C cm)電流量程<0.03100mA0.03 0.310mA0.3 301mA>300.1mA表5.43 .確定樣品測(cè)試電流值：放置樣品，壓下探針，使樣品接通電流。主機(jī)此時(shí)顯示電流數(shù)值。調(diào)節(jié)電位器W1和W2, 即可得到所需的測(cè)試電流值。推薦按以下方法，根據(jù)不同的樣品測(cè)試類別計(jì)算出樣品的測(cè) 試電流值，然后調(diào)K主機(jī)電位器使測(cè)試電流為此電流值，即可方便得到需要測(cè)試樣品的精 確測(cè)試結(jié)果。.測(cè)試薄圓片（厚度W4mm）的電阻率：按以下公式：（詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)“實(shí)驗(yàn)原

15、理”）P = V/I X F （D/S） XF （W/S） XW XFsp X10n （。 cm）選取測(cè)試電流I： I=F （D/S） X F （W/S） X W X FspXlOn« （式中各參數(shù)按“實(shí)驗(yàn)原理” 中的定義可分別得出，n是整數(shù)與量程檔有關(guān)）然后按此公式計(jì)算出測(cè)試電流數(shù)值。在儀器上調(diào)整電位器“W1”和“W2”，使測(cè)試電流顯示值為計(jì)算出來(lái)測(cè)試電流數(shù)值。-按以上方法調(diào)整電流后,RTS-8型四探針測(cè)試儀按“K8”鍵選擇“RD /p "（或RTS-4型 四探針測(cè)試儀按“K6”鍵選擇“R口 /p ”），RTS-8型四探針測(cè)試儀按“K7”鍵選擇“ P ” （或RTSW型四

16、探針測(cè)試儀按“K5”鍵選擇“ P ”），儀器則直接顯示測(cè)量結(jié)果（C cm）。然 后RTS-8型四探針測(cè)試儀按“K9”鍵進(jìn)行正反向測(cè)量（或RTS4型四探針測(cè)試儀按“K7” 鍵進(jìn)行正反向測(cè)量），正反向測(cè)量值的平均值即為此點(diǎn)的實(shí)際值。.測(cè)試薄層方塊電阻RD：按以下公式:（詳細(xì)說(shuō)明見(jiàn)“實(shí)驗(yàn)原理”）RD= V/I X F (D/S) X F (W/S) X Fsp X 10n( «/)選取測(cè)試電流I： I=F (D/S) X F (W/S) X FspX10no (式中各參數(shù)按“實(shí)驗(yàn)原理”中的 定義可分別得出，n是整數(shù)與量程檔有關(guān))然后計(jì)算出測(cè)試電流值。在儀器上調(diào)整電位器“W1”和“W2”，使

17、測(cè)試電流顯示值為計(jì)算出來(lái)測(cè)試電流數(shù)值。按以上方法調(diào)整電流后,RTS-8型四探針測(cè)試儀按“K8”鍵選擇“RD /p "(或RTS-4 型四探針測(cè)試儀按“K6”鍵選擇“Rd /P ”，按“K7”鍵選擇MRO "(或RTS-4型 四探針測(cè)試儀按“K5”鍵選擇“RD ”)，儀器則直接顯示測(cè)量結(jié)果(Q/口)。然后按“K9” 鍵進(jìn)行正反向測(cè)量(或RTS-4型四探針測(cè)試儀按“K7”鍵)，正反向測(cè)量值的平均值即 為此點(diǎn)的實(shí)際值。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)，完成一份完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。計(jì)算薄圓片中心點(diǎn)、半徑中點(diǎn)、距邊緣6mm處的 方塊電阻和電阻率。七、思考題1、分析測(cè)量電阻率誤差的來(lái)源。2、如果只

18、用兩根探針既作電流探針又作電壓探針，這樣能否對(duì)樣品進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)量？為什么？-37-附錄A：脫機(jī)測(cè)樣品基本操作流程-37 -附表B：直徑修正系數(shù)F(D/S)與D/S值的關(guān)系F (D/S'D/S 值、中心點(diǎn)半徑中點(diǎn)距邊緣6mm處>2004.5322004.5314.5314.4621504.5314.5294.4611254.5304.5284.4601004.5284.5254.458764.5264.5204.455604.5214.5134.451514.5174.5054.447384.5054.4854.439264.4704.4244.418254.47022.224

19、.45420.004.43618.184.41716.674.39515.384.37214.284.34813.334.32212.504.29411.764.26511.114.23510.524.20410.004.171附表C：厚度修正系數(shù)F(W/S)與W/S值的關(guān)系W/S值F (W/S)W/S值F (W/S)W/S值F (VV/S )W/S值F (W/S)<0.4001.00000.6050.99150.8150.96351.250.84910.4000.99970.6100.99110.8200.96261.300.83360.4050.99960.6150.99070.82

20、50.96161.350.81810.4100.99960.6200.99030.8300.96071.400.80260.4150.99950.6250.98980.8350.95971.450.78720.4200.99940.6300.98940.8400.95871.500.77190.4250.99930.6350.98890.8450.95771.550.75680.4300.99930.6400.98840.8500.95671.600.74190.4350.99920.6450.98790.8550.95571.650.72730.4400.99910.6500.98740.8

21、600.95461.700.71300.4450.99900.6550.98690.8650.95361.750.69890.4500.99890.6600.98640.8700.95251.800.68520.4550.99880.6650.98580.8750.95141.850.67180.4600.99870.6700.98530.8800.95041.900.65880.4650.99850.6750.98470.8850.94931.950.64600.4700.99840.6800.98410.8900.94822.000.63370.4750.99830.6850.98350.

22、8950.94712.050.62160.4800.99810.6900.98290.9000.94592.100.60990.4850.99800.6950.98230.9050.94482.150.59860.4900.99780.7000.98170.9100.94372.200.58750.4950.99760.7050.98100.9150.94252.250.57670.5000.99750.7100.98040.9200.94132.300.56630.5050.99730.7150.97970.9250.94022.350.55620.5100.99710.7200.97900

23、.9300.93902.400.54640.5150.99690.7250.97830.9350.93782.450.53680.5200.99670.7300.97760.9400.93662.500.52750.5250.99650.7350.97690.9450.93542.550.51860.5300.99620.7400.97610.9500.93422.600.50980.5350.99600.7450.97540.9550.93292.650.50130.5400.99570.7500.97460.9600.93172.700.49310.5450.99550.7550.9738

24、0.9650.93042.750.48510.5500,99520.7600.97310.9700.92922.800.47730.5550.99490.7650.97230.9750.92792.850.46980.5600.99460.7700.97140.9800.92672.900.46240.5650.99430.7750.97060.9850.92542.950.45530.5700.99400.7800.96980.9900.92413.000.44840.5750.99370.7850.96890.9950.92283.20.4220.5800.99340.7900.96801

25、.000.92153.40.3990.5850.99300.7950.96721.050.90803.60.3780.5900.99270.8000.96631.100.89393.80.3590.5950.99230.8050.96541.150.87934.00.3420.6000.99190.8100.96441.200.8643實(shí)驗(yàn)二半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)置于磁場(chǎng)中的載流體，如果電流方向與磁場(chǎng)垂直，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn) 生一附加的橫向電場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象是霍普金斯大學(xué)研究生霍爾于1879年發(fā)現(xiàn)的，后被稱為霍 爾效應(yīng)。如今霍爾效應(yīng)不但是測(cè)定半導(dǎo)體材料電學(xué)參數(shù)的主要手段，而且利用該效應(yīng)制成的

26、 霍爾器件已廣泛用于非電量的電測(cè)量、自動(dòng)控制和信息處理等方面。在工業(yè)生產(chǎn)要求自動(dòng)檢 測(cè)和控制的今天，作為敏感元件之一的霍爾器件，將有更廣泛的應(yīng)用前景。掌握這一富有實(shí) 用性的實(shí)驗(yàn)，對(duì)日后的工作將有益處。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? . 了解霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理以及有關(guān)霍爾器件對(duì)材料要求的知識(shí)。2 .學(xué)習(xí)用“對(duì)稱測(cè)量法”消除副效應(yīng)的影響，測(cè)量試樣的-Is、匕/- 0,曲線。3 .確定載流子濃度以及遷移率。二、實(shí)驗(yàn)儀器霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)組合儀。三、實(shí)驗(yàn)原理Y圖1.1霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理示意圖a）載流子為電子（N型）b）載流子為空穴（P型）1.霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)從本質(zhì)上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電

27、粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場(chǎng)方向上產(chǎn)生正 負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)，即霍爾電場(chǎng)上。如圖1.1所示的半導(dǎo)體試樣， 若在X方向通以電流八，在Z方向加磁場(chǎng)8,則在Y方向即試樣A-A電極兩側(cè)就開(kāi)始聚 集異號(hào)電荷而產(chǎn)生相應(yīng)的附加電場(chǎng)。電場(chǎng)的指向取決于試樣的導(dǎo)電類型。對(duì)圖1.1 （a）所 示的N型試樣，霍爾電場(chǎng)逆Y方向，（b）的P型試樣則沿Y方向。即有Eh （K） < 0 n（N型）En （Y） > 0 =>（P型）顯然，霍爾電場(chǎng)“是阻止載流子繼續(xù)向側(cè)面偏移，當(dāng)載流子所受的橫向電場(chǎng)力與 洛侖茲力西8相等，樣品兩側(cè)電荷的積累就達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡

28、，故eEH（1-1）其中七為霍爾電場(chǎng)，：是載流子在電流方向上的平均漂移速度。設(shè)試樣的寬為b,厚度為d,載流子濃度為n ,則1s ="國(guó) bd（1-2）由（1-1）. （1-2）兩式可得： L ,1 IgB n bBVII = E“b =- = Rfl ne d d（1-3）即霍爾電壓匕/ （A、R電極之間的電壓）與八8乘積成正比與試樣厚度d成反比。比例系數(shù)”一蔡稱為霍爾系數(shù)，它是反映材料霍爾效應(yīng)強(qiáng)弱的重要參數(shù)。只要測(cè)出匕/ （伏）以及知道（安）、B （高斯）和d （厘米）可按下式計(jì)算&（厘米'/庫(kù)侖）：Wxl°sR«=（1-4）上式中的1（/是由于

29、磁感應(yīng)強(qiáng)度8用電磁單位（高斯）而其它各量均采用CGS實(shí)用單位而引 入。2 .霍爾系數(shù)k與其它參數(shù)間的關(guān)系根據(jù)區(qū)可進(jìn)一步確定以下參數(shù)：（1）由農(nóng)的符號(hào)（或霍爾電壓的正負(fù)）判斷樣品的導(dǎo)電類型。判別的方法是按圖1. 1 所示的is和B的方向，若測(cè)得的匕/ =匕飛即點(diǎn)A點(diǎn)電位高于點(diǎn)A的電位，則氏為 負(fù)，樣品屬N型：反之則為P型。1H = 1-（2 ）由仁求載流子濃度n。即 /卜。應(yīng)該指出，這個(gè)關(guān)系式是假定所有載流子3都具有相同的漂移速度得到的，嚴(yán)格一點(diǎn)，如果考慮載流子的速度統(tǒng)計(jì)分布，需引入后"的 修正因子（可參閱黃昆、謝希德著半導(dǎo)體物理學(xué)）。（3）結(jié)合電導(dǎo)率的測(cè)量，求載流子的遷移率電導(dǎo)率。與

30、載流子濃度n以及遷移率 之間有如下關(guān)系：b =，必（1-5）即測(cè)出b值即可求。3 .霍爾效應(yīng)與材料性能的關(guān)系根據(jù)上述可知，要得到大的霍爾電壓，關(guān)鍵是要選擇霍爾系數(shù)大（即遷移率高、電阻率 夕亦較高）的材料。因就金屬導(dǎo)體而言，和夕均很低，而不良導(dǎo)體。雖高, 但極小，因而上述兩種材料的霍爾系數(shù)都很小，不能用來(lái)制造霍爾器件。半導(dǎo)體高，P 適中，是制造霍爾元件較理想的材料，由于電子的遷移率比空穴遷移率大，所于霍爾元件多 采用N型材料，其次霍爾電壓的大小與材料的厚度成反比，因此薄膜型的霍爾元件的輸出電K =-L壓較片狀要高得多。就霍爾器件而言，其厚度是一定的，所以實(shí)用上采用“一來(lái)表示 器件的靈敏度，長(zhǎng)稱為

31、霍爾靈敏度，單位為mV/（mA.T）。4 .實(shí)驗(yàn)方法（1）霍爾電壓匕，的測(cè)量方法值得注意的是，在產(chǎn)生霍爾效應(yīng)的同時(shí)，因伴隨著各種副效應(yīng)，以致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的A、A' 兩極間的電壓并不等于真.實(shí)的霍爾電壓匕/值，而是包含著各種副效應(yīng)所引起的附加電壓， 因此必須設(shè)法消除。根據(jù)副效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理可知，采用電流和磁場(chǎng)換向的對(duì)稱測(cè)量法，基本上能把副效應(yīng)的影響從測(cè)量結(jié)果中消除。即在規(guī)定了電流和磁場(chǎng)正、反方向后，分別測(cè)量由 下列四組不同方向的G和8組合的匕TA （A'、A兩點(diǎn)的電位差）即：+ B, +'$-B, +,5-B , 一 I s+ B, - G然后求匕、匕、丫3和匕的代數(shù)平均值。匕

32、匕匕匕/=4匕/=匕*=匕%=匕(1-6)通過(guò)上述的測(cè)量方法，雖然還不能消除所有的副效應(yīng)，但其引入的誤差不大，可以略而不計(jì)。 （2）電導(dǎo)率b的測(cè)量b可以通過(guò)圖1.1所示的A、C （或A、C）電極進(jìn)行測(cè)量，設(shè)A、C間的距離為乙 樣品的橫截面積為S=d,流經(jīng)樣品的電流為在零磁場(chǎng)下，若測(cè)得A、C間的電位差 為吃（即匕1C）,可由下式求得：小昨"（1-7）四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .掌握儀器性能，連接測(cè)試儀與實(shí)驗(yàn)儀之間的各組連線（1）開(kāi)關(guān)機(jī)前，測(cè)試儀的“L調(diào)行”和“L調(diào)節(jié)”旋鈕均置零位（即逆時(shí)針旋到底）。（2）按圖L2連接測(cè)試儀與實(shí)驗(yàn)儀之間各組連線。注意：樣品各電極引線與對(duì)應(yīng)的 雙刀開(kāi)關(guān)之間的連線已由

33、制造廠家連接好,請(qǐng)勿再動(dòng)嚴(yán)禁將測(cè)試儀的勵(lì)磁電源“ L.輸出” 誤接到實(shí)驗(yàn)儀的“Is輸入”或“V”、V。輸出”處，否則，一旦通電，霍爾樣品即遭損壞!樣品共有三對(duì)電極，其中A、A或C、C用于測(cè)量霍爾電壓匕/ , A、C或A、C用于測(cè)量 電導(dǎo)，D、E為樣品工作電流電極。樣品的尺寸及參數(shù)在儀器左上方的小塑料袋里。儀器出 產(chǎn)前，霍爾片已調(diào)至中心位置。霍爾片性脆易碎，電極甚細(xì)易斷，嚴(yán)防撞擊，或用手去摸， 否則，即遭損壞！霍爾片放置在電磁鐵空隙中間，在需要調(diào)節(jié)霍爾片位置時(shí)，必須謹(jǐn)慎，切 勿隨意改變y軸方向的高度，以免霍爾片與磁極而磨擦而受損?；魻栃?yīng)實(shí)驗(yàn)儀接線示意圖圖L2實(shí)驗(yàn)線路連接裝置圖（3）接通電源，預(yù)

34、熱數(shù)分鐘，電流表顯示“.000”，電壓表顯示為“0.00”。（4）電流表所示的值即隨“Is調(diào)行”旋鈕順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而增大，其變化范圍為O-lOmA, 此時(shí)電壓表所示讀數(shù)為“不等勢(shì)”電壓值，它隨L增大而增大，L換向，V-極性改號(hào)（此 乃“不等勢(shì)”電壓值，可通過(guò)“對(duì)稱測(cè)量法”予以消除）。2 .測(cè)繪匕/一八曲線將測(cè)試儀的“功能切換”置以,人及加換向開(kāi)關(guān)擲向下方，表明人及均為正值 （即沿X軸方向，加沿Y軸方向）。反之，則為負(fù)。保持值不變（取/=0.600A）, 改變的值，取值范用為1.OO 4.00達(dá)。將實(shí)驗(yàn)測(cè)量值記入表1.1中。表1.1=o. 600A4取值范圍為100-4.00MIs (mA)V; (

35、mV)V：(mV)V3(mV)V： (mV)4+Is 、+B+L、-B-Is 、-B-Is 、-B1.001.502. 002. 503. 004.003 .測(cè)繪匕/一1"曲線保持值不變（取G =3. 00mA）,改變的值，Of取值范圍為03OO°.8OOA。 將測(cè)量數(shù)據(jù)記入表1.2中。表 1.24 =3. 00mA /時(shí)取值范圍為0.3OO-0.8OOAL(A)VMmV)V： (mV)V3 (mV)Vi(mV)_K-匕+匕一匕V-4+L、+B+Is、-B-Is . -B-Is .+B0. 3000. 4000. 5000. 6000. 7000. 8004 .測(cè)量/值在零

36、磁場(chǎng)下=°）,把測(cè)試儀右上HL鍵置H位置，實(shí)驗(yàn)儀"位置的紅線并到八位 置的紅線，位置的黑線并到八位置的黑線上，取=0.5mA,測(cè)量匕，（即%）。注意：G 取值不要大于1mA,以免吃過(guò)大使亳伏表超量程（此時(shí)首位數(shù)碼顯示為1,后三位數(shù)碼熄滅）。5 .求樣品的即、”、，和值（B值由霍爾靈敏度Kh求得，B=Vh/Km. L）實(shí)驗(yàn)三橢偏法測(cè)氧化倍（ZrO2）層的厚度及折射率一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解的町z橢偏儀組成、原理和使用方法；2、了解橢偏法測(cè)量的基本原理：3、能對(duì)給定的物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、處理。二、實(shí)驗(yàn)原理1、介質(zhì)膜的測(cè)量使一束自然光經(jīng)起偏器變成線偏振光。再經(jīng)1/4波

37、片，使它變成橢圓偏振光入射在待測(cè) 的膜面上。反射時(shí)，光的偏振狀態(tài)將發(fā)生變化。通過(guò)檢測(cè)這種變化，便可以推算出待測(cè)膜面 的某些光學(xué)參數(shù)（如膜厚和折射率）。2、橢偏方程與薄膜折射率和厚度的測(cè)量圖一所示為一光學(xué)均勻和各向同性的單層介質(zhì)膜。它有兩個(gè)平行的界而。通常，上部是 折射率為m的空氣（或真空）。中間是一層厚度為d折射率為m的介質(zhì)薄膜，均勻地附在折 射率為4的村底上。當(dāng)一束光射到膜面上時(shí)，在界面1和界面2上形成多次反射和折射， 并且各反射光和折射光分別產(chǎn)生多光束干涉°其干涉結(jié)果反映了膜的光學(xué)特性。圖一根據(jù)電磁場(chǎng)的麥克斯韋方程和邊界條件及菲涅爾反射系數(shù)公式，我們可以推導(dǎo)出如下橢 偏方程（推導(dǎo)

38、過(guò)程略）tan = Rp/ Rs（1+其中中和稱為橢偏參數(shù)并具有角度量值，是m, m, m, % （入射角），人和d的函 數(shù)，由于n3，X,份為已知量，中和A由實(shí)驗(yàn)中測(cè)取，通過(guò)相關(guān)計(jì)算可得出薄膜折射 率n：和厚度d。一般采用查表法或計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)°需要說(shuō)明的是，當(dāng)m和m為實(shí)數(shù)時(shí)，厚度d為一個(gè)周期數(shù)，其第一周期厚度d。為：d _4本實(shí)驗(yàn)只能計(jì)算do,若實(shí)際膜厚大于4,可用其他方法（如干涉片）確定所在的周期數(shù)j， 且總膜度為：D = （j-l）d/d三、實(shí)驗(yàn)裝置儀器結(jié)構(gòu)如下：1、WJZ橢偏儀結(jié)構(gòu)如圖二所示:1、白屏目鏡4、光孔盤7、平行光管2、望遠(yuǎn)鏡筒5、1/4波片讀數(shù)頭8、小孔光欄3、

39、檢偏器讀數(shù)頭（與6可換用）6、起偏器讀數(shù)頭9、激光器座（擴(kuò)束裝置）10、黑色反光鏡11、試樣臺(tái) 12、分光計(jì) 13、氧化錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)樣板圖二激光器座（9）可以作水平、高低方位角調(diào)節(jié)和上下升降調(diào)節(jié)。小孔光欄（8）保證激光器發(fā) 出的激光束垂直照射在起偏器的中心。起偏器讀數(shù)頭（6）, 1/4波片讀數(shù)頭（5）和檢偏器讀數(shù) 頭的度盤分別刻有360等分的刻線，格值為1。，游標(biāo)讀數(shù)為0.1°。試樣臺(tái)（11）固定在分 光計(jì)載物臺(tái)上，借助載物臺(tái)的三只調(diào)平螺釘使被測(cè)透明薄膜樣品面與旋轉(zhuǎn)中心線垂直。光孔 盤（4）是為防止雜散光進(jìn)入檢偏器而附設(shè)的，由于本機(jī)光路調(diào)整較難，一般測(cè)量時(shí)可卸下不 用。為改善觀察效果，出射

40、光束經(jīng)白屏目鏡（1）放大后進(jìn)行觀察。分光計(jì)（12）為我廠定型產(chǎn) 品JJY1'分光計(jì)。*WJZ型 打開(kāi)裝置箱的門，將箱底的三只固定螺釘旋出，即可取出激光裝置。然后分 別取出起偏器和檢偏器讀數(shù)頭、小孔光欄、試樣臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)樣板、白屏目鏡等。擦去各部件表 而上的污物，然后仔細(xì)按儀器調(diào)整步驟進(jìn)行調(diào)整。四、儀器調(diào)整步驟WJZ調(diào)整步驟如下:1、用自準(zhǔn)直法調(diào)整好分光計(jì)（請(qǐng)參照J(rèn)JY1'分光計(jì)說(shuō)明書(shū)），使望遠(yuǎn)鏡和平行光管共軸 并與載物臺(tái)平行。2、分光計(jì)度盤的調(diào)整：使游標(biāo)與刻度盤零線置適當(dāng)位置，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)一定角度時(shí)不 致無(wú)法讀數(shù)。3、光路調(diào)整。（1）卸下望遠(yuǎn)鏡和平行光管的物鏡（本實(shí)驗(yàn)中可不用）。（

41、2）取下擴(kuò)束裝置的擴(kuò)束鏡（本實(shí)驗(yàn)中不需用），點(diǎn)亮激光，調(diào)整裝置的方位，使完全 平行射入。（技巧：把黑色反光鏡放在載物臺(tái)上作反光鏡用，通過(guò)調(diào)整裝置中的（10）、（12） 螺釘，使入射光與反射光完全重合，調(diào)整后不能動(dòng)此兩螺釘，高度只需調(diào)行（11）螺母即可）。（3）通過(guò)調(diào)整平行光管、望遠(yuǎn)鏡的各上下、水平調(diào)節(jié).螺釘，在離阿貝目鏡后的約一米 處一白紙上成一均勻圓光斑，通過(guò)調(diào)節(jié)目鏡視度手輪，即見(jiàn)清晰的十字絲像，注意光斑不可 有橢圓或切割現(xiàn)象，此時(shí)光路調(diào)節(jié)完成。特別說(shuō)明：上述（2）、（3）兩步驟比較難，而其調(diào)整正確與否將直接影響后面測(cè)量結(jié)果的 精度，所以需要耐心應(yīng)對(duì)（一般耗費(fèi)兩課時(shí)）：如要求不高，可由老師完

42、成光路調(diào)行，讓學(xué)生 直接后續(xù)的實(shí)驗(yàn)。（4）卸下阿貝目鏡，換上白屏目鏡。4、檢偏器讀數(shù)頭位置的調(diào)整與固定。（1）將檢偏器讀數(shù)頭套在望遠(yuǎn)鏡筒上，90°讀數(shù)朝上，位置基本居中。（2）將附件黑色反光鏡置于載物臺(tái)中央，將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)過(guò)66° （與平行光管成114°夾 角），使激光束按布儒斯特角（約57° ）入射到黑色反光鏡表而并反射入望遠(yuǎn)鏡到達(dá)白屏上成 為一個(gè)圓點(diǎn)。（3）轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)檢偏器讀數(shù)頭使調(diào)整與望遠(yuǎn)鏡筒的相對(duì)位置（此時(shí)檢偏器讀數(shù)應(yīng)保持 90°不變），使白屏上的光點(diǎn)達(dá)到最暗。這時(shí)檢偏器的透光軸一定平行于入射而，將此時(shí)檢 偏器讀數(shù)頭的位置固定下來(lái)（擰緊三顆平

43、頭螺釘）o5、起偏器讀數(shù)頭位置的調(diào)整與固定。（1）將起偏器讀數(shù)頭套在平行光管鏡筒上，此時(shí)不要裝上1/4波片，00讀數(shù)朝上，位 置基本居中。（2）取下黑色反光鏡，將望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)轉(zhuǎn)回原來(lái)位置，使起、檢偏器讀數(shù)頭共軸，并令 激光束通過(guò)中心。（3）調(diào)整起偏器讀數(shù)頭與鏡筒的相對(duì)位置（此時(shí)起偏器讀數(shù)應(yīng)保持0°不變），找出最 暗位置。定此值為起偏器讀數(shù)頭位置，并將三顆平頭螺釘擰緊.6、1/4波片零位的調(diào)整（1）起偏器讀數(shù)保持0°，檢偏器讀數(shù)保持90° ,此時(shí)白屏上的光點(diǎn)應(yīng)最暗。（2）將1/4波片讀數(shù)頭（即內(nèi)刻度圈）對(duì)準(zhǔn)零位。（3）將1/4波片框的紅點(diǎn)（即快軸方向記號(hào)）向上，套在內(nèi)

44、刻圈上，并微微轉(zhuǎn)動(dòng)（注意不 要帶動(dòng)刻度圈）。使白屏上的光點(diǎn)達(dá)到最暗，定此位置為1/4波片的零位。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容將儀器按照橢偏儀的調(diào)整中所述的方法調(diào)整好。1、將被測(cè)樣品，放在載物辦的中央，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)使達(dá)到預(yù)定的入射角70。，即望遠(yuǎn)鏡 轉(zhuǎn)過(guò)40° ,并使反射光在目鏡上形成一亮點(diǎn)。2、為了盡量減少系統(tǒng)誤差，采用四點(diǎn)測(cè)量。先置1/4波片快軸于+45° ,仔細(xì)調(diào)行檢偏 器A和起偏器P,使目鏡內(nèi)的亮點(diǎn)最暗（或檢流計(jì)值最?。浵翧值和P值，這樣可以測(cè)得 兩組消光位置數(shù)值。其中A值分別大于90°和小于90° ,分別定為“（9（T ）和昆（90° ）, 所對(duì)應(yīng)的

45、P值為巳和巴。然后將1/4波片快軸轉(zhuǎn)到-45° ,也可找到兩組消光位置數(shù)值，A 值分別記為A（90° ）和4（90° ）,所對(duì)應(yīng)的P值為R和巴。將測(cè)得的4組數(shù)據(jù)經(jīng)下列公 式換算后取平均值，就得到所要求的A值和P值：（1） Ai90 ° AidPiP（1）（2） 90° A2=AP：+90° 二P（3） As-90° 二A2700 -Ps=P（4） 90° -AfA（i）1800 -PfP.oA- Aid+A+A+Ae） 4 P= P（i）+P（2+Pu）+P«） 4-4注：上述公式公適用于R和P值在0-1

46、80,范圍的數(shù)值，若出現(xiàn)大于180°的數(shù)值時(shí)應(yīng) 減去180°后再換算。根據(jù)測(cè)量得到的A和P值，分別在A值數(shù)表和P值數(shù)表的同一個(gè)縱、橫位置上找出一組 與測(cè)算值近似的A和P值，就可對(duì)應(yīng)得出薄膜厚度d和折射率n。（數(shù)據(jù)處理建議使用儀器 所配套的軟件，詳見(jiàn)軟件說(shuō)明書(shū)）。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)，完成一份完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。測(cè)量透明介質(zhì)薄膜厚度和折射率。實(shí)驗(yàn)四半導(dǎo)體材料位錯(cuò)的顯示及晶向的確定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握光學(xué)顯微鏡的使用方法（2）熟悉半導(dǎo)體材料硅單晶片的位錯(cuò)顯示方法（3）掌握通過(guò)晶體位錯(cuò)缺陷形狀來(lái)確定晶向的方法二、測(cè)試儀器與樣品MA1001反射式工業(yè)檢驗(yàn)顯微鏡、硅單晶片。三、實(shí)驗(yàn)

47、原理在硅單晶中，有位錯(cuò)的地方其原子的排列失去規(guī)則性，結(jié)構(gòu)比較松散，在這里的原子具有較高的能量,并受到較大的張力，因此在位錯(cuò)線和表面相交處很容易被腐蝕形成凹下的坑, 即所謂腐蝕坑，我們正是利用這個(gè)特性來(lái)顯示位錯(cuò)的°圖1簡(jiǎn)單立方晶系中典型的晶向由于位錯(cuò)是一種線缺陷，晶格畸變是沿著一條線延伸下來(lái)的，貫穿于整個(gè)晶體，終止在 表面或形成閉環(huán)，因此在表面的交點(diǎn)是一個(gè)點(diǎn)狀小區(qū)域。在腐蝕液作用下?lián)駜?yōu)腐蝕形成蝕坑。 在（111）晶面為表面時(shí)，其蝕坑是一倒置正四而體（三角錐體），從表面看呈實(shí)心三角形。 在（100）晶面為表面時(shí)，其蝕坑是一倒置四棱錐體，從表面看呈實(shí)心正方形。在（110）晶 而為表面時(shí)，其

48、蝕坑為兩個(gè)對(duì)頂三角錐體，從表面看呈兩個(gè)對(duì)頂實(shí)心等腰三角形。其蝕坑大 小隨腐蝕時(shí)間增加而增大，蝕坑數(shù)量不變，位錯(cuò)有兩種基本類型：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)，刃型位錯(cuò)發(fā)生在額外的原子半平面的終端, 如果晶體受到圖示的切應(yīng)力，晶體將會(huì)由于化學(xué)鍵沿著切應(yīng)力方向移動(dòng)二發(fā)生變形，產(chǎn)生位 錯(cuò)。已經(jīng)存在的位錯(cuò)受力作用時(shí)，將會(huì)以滑移方式在滑移面上沿著垂直于位錯(cuò)線的方向運(yùn) 動(dòng).位錯(cuò)線與滑移矢是相互垂直的，這種位錯(cuò)為刃型位錯(cuò)，就象一個(gè)刀邊或刀刃一樣，如圖 3所示。如果滑移而與滑移方向變成一個(gè)連續(xù)螺旋面，這種位錯(cuò)為螺型位錯(cuò)，如圖4所示，圖3刃型位錯(cuò)與晶體表面的交點(diǎn)3-&8。&二：二二：°b.O.0y

49、-AdO-q8，&3生+？20 ? *$ 8 1(6)'0-0-0-0 B圖4螺旋位錯(cuò)形成示意圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容觀察晶體表面缺陷，根據(jù)腐蝕坑形狀確定晶體的晶向。五、顯微鏡的結(jié)構(gòu)和使用方法1、MA1001反射式工業(yè)檢驗(yàn)顯微鏡的結(jié)構(gòu)圖如下1、目鏡，2、物鏡，3、載物臺(tái)，4、基座，5、電源,6、微動(dòng)調(diào)焦手輪，7、粗動(dòng)調(diào)焦手輪，8、光源圖3 MA1001反射式工業(yè)檢驗(yàn)顯微鏡2、使用方法用銀子把樣品（腐蝕過(guò)的硅片）放到載物臺(tái)上，先選用低倍鏡進(jìn)行調(diào)焦觀察：眼看物鏡, 旋轉(zhuǎn)粗動(dòng)調(diào)焦手輪使鏡筒徐徐下降，直到使物鏡接近樣品。左眼看目鏡（右眼睜開(kāi)），旋轉(zhuǎn) 粗動(dòng)調(diào)焦手輪，使鏡筒徐徐上升，直到看到缺陷，再

50、用微動(dòng)調(diào)焦手輪做微調(diào)，使缺陷圖像清 晰（動(dòng)作要輕、要緩、防止鏡頭接觸樣品，以免壓破樣品，劃傷鏡頭）。然后再換用高倍鏡 頭進(jìn)行微調(diào)觀察：換上高倍鏡頭后視野中即有模糊圖像，調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋使圖像清晰。另外 可以通過(guò)調(diào)節(jié).電壓大小來(lái)改變光的強(qiáng)弱，以便觀察樣品。六、實(shí)驗(yàn)步驟1 .觀察晶體表面缺陷，確定晶體的晶向用顯微鏡觀察晶體表面缺陷結(jié)構(gòu)形狀，再通過(guò)對(duì)照?qǐng)D2所示來(lái)確定晶體的晶向。七、思考題1 .位錯(cuò)是怎樣形成的？它們對(duì)器件都有什么影響？2 .試探討減少層錯(cuò)、位錯(cuò)的方法和途徑?實(shí)驗(yàn)五半導(dǎo)體器件認(rèn)知實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，獲得對(duì)半導(dǎo)體器件基本的感性認(rèn)識(shí)a2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使同學(xué)認(rèn)識(shí)MOS管的基本結(jié)構(gòu)和功能

51、。3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以使同學(xué)了解集成器件的布線及基本功能區(qū)域。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展歷史及集成電路工藝的基本流程。2、利用顯微鏡觀察半導(dǎo)體器件內(nèi)部MOS管平而結(jié)構(gòu)，分析其立體結(jié)構(gòu)和功能。3、利用顯微鏡觀察集成器件的布線方法及基本功能區(qū)域。三、預(yù)備知識(shí)1、了解并掌握顯微鏡的正確使用方法。2、注意事項(xiàng)：（1）、不得隨意拆卸和調(diào)整顯微鏡的各個(gè)光路部件。（2）、為了使物鏡和標(biāo)本不致受到損傷，調(diào)行聚焦時(shí)應(yīng)注意不能使物鏡與標(biāo)本發(fā)生碰撞。（3）、不得觸摸未冷卻的光源周圍。（4）、不得用物品擋住燈箱的通風(fēng)口，以免燈箱的溫度過(guò)高而燒壞燈泡。四、使用儀器及設(shè)備MA2001工業(yè)檢驗(yàn)顯微鏡、53X正置

52、金相顯微鏡。五、實(shí)驗(yàn)方法1、打開(kāi)顯微鏡光源的開(kāi)關(guān)，調(diào)整光源到合適的亮度。2、將被測(cè)物（標(biāo)本）放置于物鏡的下方，調(diào)整焦距到合適的位置。3、仔細(xì)觀察標(biāo)本的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并作好記錄。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、通過(guò)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)以及對(duì)各種單管半導(dǎo)體器件及集成器件的觀察，談?wù)勛约簩?duì)半導(dǎo)體集成 電路工藝流程的認(rèn)識(shí)。2、繪制出構(gòu)成CMOS管平面結(jié)構(gòu)和剖面結(jié)構(gòu)的示意圖，并標(biāo)明源（S）、柵（G）、漏（D）o3、繪制出光電集成器件基本的功能框圖（掃描電路和光電二極管電路部分）。-37 -實(shí)驗(yàn)六 高頻光電導(dǎo)法測(cè)量硅中少子壽命實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c意義非平衡少數(shù)載流子（少子）壽命是半導(dǎo)體材料與器件的一個(gè)重要參數(shù)，其測(cè)量方法主要 有穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法

53、。高頻光電導(dǎo)衰退法是瞬態(tài)測(cè)量方法，它可以通過(guò)直接觀測(cè)少子的復(fù)合衰 減過(guò)程，測(cè)得其壽命。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)采用高頻光電導(dǎo)衰退法測(cè)量高阻硅的少子壽命，加深學(xué)生 對(duì)半導(dǎo)體非平衡載流子理論的理解，使學(xué)生學(xué)會(huì)用高頻光電導(dǎo)測(cè)試儀和示波器測(cè)量半導(dǎo)體少 子壽命。二、實(shí)驗(yàn)原理半導(dǎo)體在一定溫度下，處于熱平衡狀態(tài)。半導(dǎo)體內(nèi)部載流子的產(chǎn)生和復(fù)合速度相等。電 子和空穴的濃度一定，如果對(duì)半導(dǎo)體施加外界作用，如光、電等，平衡態(tài)受到破壞。這時(shí)我 流子的產(chǎn)生超過(guò)了復(fù)合，即產(chǎn)生了非平衡載流子。當(dāng)外界作用停止后，載流子的復(fù)合超過(guò)產(chǎn) 生，非平衡少數(shù)載流子因復(fù)合而逐漸消失。半導(dǎo)體又恢復(fù)平衡態(tài)。載流子的壽命就是非平衡 載流子從產(chǎn)生到復(fù)合經(jīng)歷的平均生存時(shí)間，以T來(lái)表示。下面我們討論外界作用停止后載流子復(fù)合的一般規(guī)律。當(dāng)以恒定光源來(lái)照射一塊均勻摻雜的n型半導(dǎo)體時(shí),將在半導(dǎo)體內(nèi)部均勻地產(chǎn)生非平衡 載流子An和Ap。設(shè)在0時(shí)刻停止光照，則非平衡載流子的減少-cMp/dt應(yīng)等于非平衡 載流子的復(fù)合率Ap (t) /t (1/T為非平衡載流子的復(fù)合幾率。)即-dAp/dt=Ap (t) /t( 1-1)在小注入條件下，T為常量與Ap