[发明专利]基于异质结电容-电压法测量应变Ge的禁带宽度的方法

权利要求书

1.基于异质结电容-电压法测量应变Ge的禁带宽度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、计算异质pn结势垒区宽度X_D

设Ge/In_xGa_1-xAs pn结中p型和n型半导体的杂质都是均匀分布的，其掺杂浓度分别为N_A和ND；在pn结上施加反向电压V，通过以下公式计算Ge/In_xGa_1-xAs异质pn结势垒区宽度X_D：

XD=[2ϵ1ϵ2(NA+ND)2(VD-V)qNAND(ϵ2NA+ϵ1ND)]1/2---(1)]]>

式中，ε₂和ε₁分别为p型和n型半导体的介电常数，V_D为pn结的接触电势差；

S2、计算势垒区电荷总量

势垒区的正、负电荷的总量相等，其绝对值设为Q，由(1)式可得Q为：

Q=[2ϵ1ϵ2qNAND(VD-V)ϵ2NA+ϵ1ND]1/2---(2)]]>

S3、计算接触电势差V_D

设A为结面积，由微分电容的定义，从(2)式可得Ge/In_xGa_1-xAs异质pn结势垒电容C_T和外加反偏压V的关系：

CT=A[ϵ1ϵ2qNAND2(ϵ2NA+ϵ1ND)(VD-V)]1/2]]>

将实验所得的Ge/In_xGa_1-xAs反偏pn结的C-V特性曲线的势垒电容C_T和外加电压V代入(3)式，计算接触电势差V_D；通过1/(C_T)²与外加电压的线性关系外推得到接触电势差；

S4、计算Ge/In_xGa_1-xAs界面处的Ge价带偏移量ΔE_v和导带偏移量ΔE_c

在热平衡状态下，对于n型In_xGa_1-xAs和p型Ge组成的异质pn结，空穴由p型Ge价带到n型In_xGa_1-xAs价带遇到的势垒高度为(qV_D+ΔEv)，那么，n型In_xGa_1-xAs中少子空穴浓度p₁与p型Ge中多子空穴浓度p₂之间的关系为：

p1=p2exp(-(qVD+ΔEv)k0T)---(4)]]>

式中，K₀是玻耳兹曼常数，T是温度，ΔE_v是Ge/In_xGa_1-xAs异质pn结界面Ge的价带偏移量；利用近似关系n₁＝N_D1，p₂＝N_A2，且有

n₁p₁＝n_i1²    (5)

式中，n_i1是晶体Ge的本征载流子浓度；

S5、根据已经计算出的接触电势差和Ge/In_xGa_1-xAs异质pn结的相关物理参数，由(4)式和(5)式计算出Ge/In_xGa_1-xAs界面处的Ge价带偏移量ΔE_v，再由Ge的价带偏移量ΔE_v与其导带偏移量ΔE_c的关系计算出导带偏移量ΔE_c；

S6、通过以下公式计算Ge的禁带宽度：

Eg,Ge(T)=Eg,InxGa1-xAs(T)-ΔEv(T)-ΔEc(T)=Eg,InxGa1-xAs(T)-ΔEg,Ge(T)---(6)]]>

式中，ΔE_g，Ge(T)为基于In_xGa_1-xAs禁带宽度的Ge禁带宽度变化量。