[实用新型]一种半导体材料少子寿命无接触非破坏测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测试仪，尤其是涉及一种半导体材料少子寿命无接触非破坏测试仪。

背景技术

半导体薄片材料中的少子扩散长度、少子寿命及表面复合速度是表征半导体材料性能的一些重要参数，在器件制造过程中可以通过测试这些参数作为器件工艺监控的一种手段。其中非平衡少数载流子寿命是最基本的参数之一，它与材料的完整性、某些杂质的含量以及样品的表面状态有极密切的关系，直接影响双极性器件的直流放大倍数、开关时间、MOS动态存贮器的刷新时间、PN结漏电流及CCD器件的转换效率等性能，在材料工艺和器件的研究中占有重要的位置。如太阳能电池基区的少数载流子寿命是影响电池转换效率的最重要参数之一，在电池制造过程中可以通过测试少数载流子寿命作为器件工艺控制的一种手段。

目前，也有少量有关半导体材料少子寿命测量装置的报道，如：中国专利CN86101518A公开了一种用介质波导测量半导体材料少子寿命的装置，该装置是利用光照前后微波透过半导体样品传输信号的变化测量少子寿命。中国专利ZL95243479.2提供了一种测试少子寿命的装置。中国专利ZL200310108310.7提供了一种太阳电池少数截流子寿命分析仪，这两种装置（仪器）都是通过测量光照前后微波辐射半导体样品后反射信号的变化测量少子寿命，而实现微波辐射分别采用喇叭天线和微带面天线。这三种装置（仪器）的共同特点是用脉冲光源激发引起半导体材料少子浓度的跃变，再从撤去激发光后光电导的衰退曲线测量少子寿命。这几种装置（仪器）都需要采用较高功率的脉冲激发源，及对光电导衰退曲线的宽带放大等较复杂的信号调理电路。

发明内容

本实用新型的目的是提供灵敏度较高、结构简洁、操作方便的可实现对半导体材料少数载流子寿命的无接触无破坏测量的一种半导体材料少子寿命无接触非破坏测试仪。

本实用新型设有微波系统、固体激光器、信号发生器和相移检测电路；

所述微波系统设有压控振荡器、衰减器、谐振腔和检波器，压控振荡器输出端接衰减器输入端，衰减器输出端接谐振腔输入端，在谐振腔端盖上设有对称的LC谐振式孔缝，谐振腔用于被测样品的安置，谐振腔输出端接检波器输入端，检波器信号输出端接相移检测电路；

所述固体激光器设于所述谐振腔下方，固体激光器的激光光路对准所述LC谐振式孔缝；信号发生器的信号输出端分别接固体激光器调制信号输入端和相移检测电路的信号输入端；

所述相移检测电路设有调制信号检测电路、光电导信号检测电路、矩形波生成电路、脉宽检测电路和微处理器；

所述调制信号检测电路和光电导信号检测电路通过信号选择开关分别连接，调制信号检测电路设有依次连接的微分电路、过零方波转换电路、相移电路和分频电路；光电导信号检测电路设有依次连接的放大电路、微分电路、过零方波转换电路、相移电路和分频电路；放大电路的输入端通过信号选择开关分别与调制信号检测电路和光电导信号检测电路连接；调制信号检测电路的分频电路输出端接入矩形波生成电路输入端，光电导信号检测电路的分频电路的输出端也接入矩形波生成电路输入端，矩形波生成电路输出端接脉宽检测电路输入端，脉宽检测电路输出端接微处理器读取信号输入端，微处理器控制信号输出端分别接所述调制信号检测电路中的相移电路和分频电路的控制信号输入端，同时，微处理器控制信号输出端也分别接所述光电导信号检测电路中的放大电路、相移电路和分频电路的控制信号输入端。

所述检波器可采用晶体二极管检波器。

所述信号发生器可采用通用信号发生器。

所述脉宽检测电路可直接采用单片机中的定时器电路。

所述相移检测电路最好设有单独的壳体，相移检测电路安装于壳体中，壳体的前面板设有电源开关、数字显示屏、调制信号输入接头（BNC接头）、光电导信号输入接头（BNC接头）及键盘；所述调制信号输入接头通过信号线接与所述信号发生器的信号输出端连接，该信号发生器的信号输出端输出调制信号；所述光电导信号输入接头与所述检波器的信号输出端连接，该检波器的信号输出端输出光电导信号；所述键盘包含复位、功能选择及数字输入等按键。

本实用新型的工作原理如下：