用于宽间隙半导体的高精度太赫兹时域椭偏仪

太赫兹时域椭偏仪

太赫兹时域椭偏原理图。信贷:大阪大学

在半导体器件应用中,对载流子浓度非常高的半导体的需求不断增加。半导体材料的参数,即载流子密度和迁移率,是决定器件性能的主要因素。因此,准确地表征半导体的载流子密度和迁移率对其器件应用的发展非常重要。

太赫兹波,即波长约为300µm,频率约为1太赫兹的电磁辐射,在半导体无损检测中的应用正在不断扩大。材料中的自由载流子吸收太赫兹辐射,这使得利用太赫兹波估算半导体的电气特性成为可能。

大阪大学的研究人员与Nippo Precision Co., Ltd合作开发了太赫兹时域椭偏振仪系统(Tera Evaluator®),可将太赫兹波可测量的载流子浓度范围扩大到~1020.厘米-3通过提高光学技术的精度,有可能达到更高的水平。在太赫兹时域椭偏仪中,线偏振太赫兹脉冲入射到样品上,测量了反射太赫兹波的电场强度随时间的变化。具体来说,反射波的偏振方向为p)和垂直(年代)到入射面是很有趣的。

比率p- - -年代-极化分量产生关于样品介电常数的信息,允许对载流子密度和迁移率的评估。因此,与太赫兹时域光谱学不同,太赫兹时域椭偏仪不需要通过孔径或标准镜面进行参考测量。

Tera Evaluator®采用偏振器-样品-旋转分析仪的光学配置,其中分析仪的角度方向从0°到360°变化15°增量。在太赫兹时域椭偏分析中,采用多角度技术消除了被测太赫兹电场幅值和相位的系统误差。这种校正方法使太赫兹时域椭偏仪的精度提高了十倍以上。因此,可以评估的最大载流子浓度比通常使用其他太赫兹时域技术报告的高2个数量级以上。

作为演示,研究人员对氮化镓(GaN)宽隙半导体进行了评估,这是在各种电力电子和5G设备中最重要的技术半导体之一。氮化镓也是未来运行频率超过100ghz的6G器件的主要候选材料。在一个科学报告结果表明,高精度太赫兹时域椭偏光系统可以有效地评估载流子密度高达1020.-10年21厘米-3以精良的精度在使用太赫兹波时,尤其是在电导率非常高的情况下,这一直是一个挑战。所研究的氮化镓晶体是用一种晶体生长方法制作的,这种方法也是大阪大学开发的,称为点种子技术,通过钠通量法,可以生产高质量的氮化镓晶体。

高精度太赫兹时域椭偏系统有望在精确、无创地表征各种载流子浓度非常高的半导体中得到广泛应用。

参考文献:“用于评价载流子密度高达10的氮化镓晶体的高精度太赫兹时域椭偏仪20.厘米-3“2021年9月15日,科学报告
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-021-97253-z

资助:日本经济产业省中小企业研发支持资助计划

1评论“用于宽间隙半导体的高精度太赫兹时域椭偏仪”研究

  1. 说实话,我每个月在社交媒体上只花了几个小时就赚了11800美元。每个人都想争取这份工作。美国州政府给了我们一个很好的机会在网上赚钱。我是一名大学生,在家通过网络工作赚钱。你可以检查我的兴趣点。只是打开和访问标签(家庭,媒体,技术)更多的细节谢谢➤-➤➤阅读更多

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被公布或共享。