[发明专利]多载流子体系的测试及拟合方法

说明书

本发明公开了一种多载流子体系的测试及拟合方法，包括：将样品置于低温、变磁场中，测量样品的横向电导率σ_xx和纵向电导率σ_xy；对测量的σxx和σxy进行拟合运算，计算样品中各类载流子的迁移率；基于计算的样品中各类载流子的迁移率，确定样品中各类载流子的浓度ni。采用本发明，可以获得相对准确的材料电学参数信息，能够提升探测器结构的设计能力，并且通过指导工艺，优化材料中各导电类型的载流子浓度及迁移率，降低器件的暗电流，提升探测器组件的性能。

技术领域

本发明涉及红外探测器材料技术领域，尤其涉及一种多载流子体系的测试及拟合方法。

背景技术

碲镉汞作为一种多载流子共同参与导电的材料，其电输运行为较为复杂，各种载流子的输运行为对器件的性能影响很大，因此寻找一种科学合理的方式来表征载流子的输运行为就变得尤为重要。

相关技术中，利用霍尔效应来表征碲镉汞中的输运特性，通过霍尔电压的正负号来判断该材料中的导电类型为n型还是p型，然而对于碲镉汞材料，其内部往往是空穴和电子共同导电的，因此对于多载流子共同参与导电的材料体系，常规的磁输运测量结果已经不能准确地表征其真实的电学性质。如对于p型碲镉汞材料，77K时μp≈1×103cm2/V·s，而μn≈2×105cm2/V·s，μn/μp＞102，空穴和电子的迁移率相差两个数量级，在采用常规磁输运测量时，测试结果显示为性能很差的n型材料(低迁移率μ≈1×103cm2/V·s)，实际是性能优良的p型材料，因此测试结果变得很不可靠，甚至得到错误的结果，无法进行材料的筛选，最终造成很大的浪费以及很低的器件成品率。

发明内容

本发明实施例提供一种多载流子体系的测试及拟合方法，用以解决现有技术中载流子的输运行为测量不准确的问题。

本发明实施例提出一种多载流子体系的测试及拟合方法，包括：

将样品置于低温、变磁场中，测量所述样品的横向电导率σ_xx和纵向电导率σ_xy；

根据公式1以及公式2对测量的所述σxx和所述σxy进行拟合运算，计算所述样品中各类载流子的迁移率，

式中，q为所述样品中载流子的种类个数，B为磁感应强度，σi为第i类载流子的电导率，μi为第i类载流子的迁移率；

基于计算的所述样品中各类载流子的迁移率，根据公式3，确定所述样品中各类载流子的浓度ni，

σ_i＝μ_in_ie 公式3，

式中，e为电子电量。

根据本发明的一些实施例，所述将样品置于变磁场中，测量所述样品的横向电导率σ_xx和纵向电导率σ_xy，包括：

将所述样品置于低温、变磁场中，通过所述样品的电极对所述样品通入电流I_x，记录所述样品在电流方向上的电压V_x以及电流垂直方向上的电压V_y；

基于所述I_x、所述V_x以及所述V_y，计算所述样品的横向电阻R_xy和纵向电阻R_xx；

测试所述样本的长度、宽度以及高度，并基于所述R_xy和所述R_xx，计算所述样品的横向电阻率ρ_xy和纵向电阻率ρ_xx；