[发明专利]一种获取半导体材料辐射后载流子浓度重分布的方法

权利要求书

1.一种获取半导体材料辐射后载流子浓度重分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、首先非破坏性的测量半导体横截面的局域电导分布；

步骤二、基于程序语言建立半导体材料扫描分布电导测量过程的模型；

步骤三、利用模型计算获得半导体材料的肖特基电流分布曲线α；

步骤四、通过不断调整模型中的电导分布参数，使得肖特基电流分布曲线α对应的电导分布曲线与实际测量电导分布曲线β之间相对误差极小；

步骤五、依据步骤三确定的最终肖特基电流分布曲线α，推导出各数据点的载流子浓度数值，进而获取了半导体材料中载流子浓度的分布。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非破坏性的测量半导体横截面的局域电导分布为：采用多模式扫描探针显微镜的分布电阻检测模式进行测量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，半导体材料扫描分布电导测量过程的模型基于导电探针与半导体材料表面之间的肖特基型接触而构建；肖特基电流密度为热电子发射电流输运机制，并且包含与半导体材料中载流子浓度相关的等效势垒修正效应。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，模型中设置的测量偏压略小于实验测量值。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，肖特基接触电流密度的计算基于热电子发射机制，并计入镜像力、热辅助隧穿效应引起的等效肖特基势垒降低，即：

其中，J_TE为肖特基接触电流密度，φB_n0是测量导电针尖与半导体材料形成的肖特基势垒高度，ΔΦ_IMF是镜像力效应引起的等效肖特基势垒降低量，ΔΦ_TFE是热辅助隧穿效应引起的等效肖特基势垒降低量，A*是有效理查德森常数，T是测量温度，q是单位电荷量，k是玻耳兹曼常数，V_F是测量所施加的正向偏压；

镜像力效应引起的肖特基势垒高度等效降低量ΔΦ_IMF为：

其中ε_s半导体材料的相对介电常数，N是半导体中的载流子浓度，φ_n是半导体材料导带底与费密能级之间的能级差；

热辅助隧穿效应引起的肖特基势垒高度等效降低量ΔΦ_TFE为：

其中

m^*是半导体材料的导带电子有效质量，h是普朗克常数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤三为：

导电探针在垂直扫过半导体测量表面时，设探针与半导体的接触半径为R，电流数据点宽为d，而局域电导的半峰宽为2k，则三者的解析关系为：

求解即可确定出探针与每个电流数据点对应的最大有效接触面积S；

在与同种半导体材料且已知载流子浓度N的试样上，用导电探针测得电导，根据S换算为电流密度J_TE，得到电流密度与偏压V_F的关系；并由二建立的模型解算出肖特基势垒高度φB_n0，作为一个初始值，记为φ'B_n0；

通过步骤一中实测的电导分布，用电导σ乘以S取倒数，得到电流密度J_TE；将φ'B_n0,代入公式(1)，得到电流-半导体载流子浓度对应关系的初始表达式F,将电流密度J_TE代入初始表达式F，反推出半导体材料中载流子浓度分布，记为初始信息N'；基于此信息N'，获得扫描多模式电导分布测量模型，拟合出半导体材料的肖特基电流分布曲线α，横轴测量位置，纵轴是电流值；

继续利用步骤一中的实测电导分布，采用计算出半导体材料的肖特基电流分布曲线β，横轴是测量位置，纵轴为电流值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四为：

根据步骤三确定的优化结果，即半导体材料的肖特基电流分布曲线α'，根据将曲线α'中的电流值除以S取倒数，计算出每个电流数据点对应的电导数值，利用公式(1)反推出这些数据点的半导体材料载流子浓度N，进而得到半导体材料中的载流子浓度分布信息。