[发明专利]硅单晶载流子寿命测量方法

说明书

本发明公开了一种硅单晶载流子寿命测量方法，运用S‑R‑H理论模型，在中等注入水平下寿命与注入比的关系式：通过二次或多次改变注入比η_i，测量出τ_i，可得到硅单晶的少数载流子寿命τ₀和注入比趋于无穷大时的τ_∞值，进而得到完整的τ＝f(η)曲线，获得晶体在任何注入比时的寿命值。从而克服国内外现有测量设备对同一晶体给出各不相同测量结果的混乱局面，为发行寿命标准样品，统一全国及全球的载流子寿命测量提供方案。

技术领域

本发明涉及硅单晶载流子技术领域，具体是一种硅单晶载流子寿命测量方法。

背景技术

载流子寿命参数，最早是研制晶体管及集成电路时受到关注的重要参数，这些器件使用的单晶电阻率较高，光电导信号也较强，因此在光强比较弱(小注入)情况下即可测得少数载流子寿命。随着太阳能电池的兴起，使用的单晶电阻率较低(绝大部分是P型硅单晶)，弱光强(小注入)已得不到足以测量的光电导信号，因此需加大光强使注入比进入中等注入比的范围。

目前广泛运用于硅单晶载流子寿命测量的方法有RF-PCD(高频或称射频光电导)、DC-PCD(直流光电导)、ePCD(涡流光电导)、μPCD(微波光电导)。由于寿命测量值与光的注入比密切相关，对同一块样品不同国家生产的测试设备给出的寿命值各不相同，同一家仪器公司生产的不同型号测试设备测出的寿命值也会有很大差异，迄今为止全球没有一个国家能够发行半导体载流子体寿命标样，使得半导体行业的寿命测量非常混乱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅单晶载流子寿命测量方法，该方法可克服国内外现有测量设备对同一晶体给出各不相同测量结果的混乱局面，为发行寿命标准样品，统一全国及全球的载流子寿命测量提供方案。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：硅单晶载流子寿命测量方法，在中等注入水平时建立如下关系式：

其中，τ表示寿命值，η表示注入比，τ₀表示小注入下少数载流子寿命，τ_∞表示η趋于无穷大时的(少子加多子)复合寿命；

在不同的η下至少两次测量τ值，根据上述公式计算出τ₀和τ_∞，对于一块硅单晶来说τ₀和τ_∞理论上为定值，得到τ＝f(η)寿命分布曲线；

实际应用时，对于确定的η代入上述寿命分布曲线，即可得到唯一的寿命值。

作为一种优选，计算τ₀和τ_∞时，通过两个不同η测量τ值，η选值范围为0.1≤η≤10。

作为另一种优选，在计算τ₀和τ_∞过程中，采用下述方法：

多次改变光强，即多次改变η，获得一组(η_i,τ_i)数据，i表示改变的次数；

根据这一公式形式，对上述数据进行拟合，得到修正的τ₀和τ_∞。

更进一步的，上述拟合采用最小二乘法拟合。

优选的，所述注入比η的计算公式为：

其中，n₀表示平衡状态下电子浓度；p₀表示平衡状态下空穴浓度；n_e表示光照下产生的非平衡电子浓度；n_p表示光照下产生的非平衡空穴浓度。

具体的，在计算τ₀和τ_∞之初，采用瞬态光电导寿命测试仪实现由η测量τ值。