具体测试对象:
红外焦平面阵列(HgCdTe)
高阻宽禁带半导体光电探测器(如 SiC、GaN 基器件)
单光子雪崩二极管(SPAD)等
1 项目介绍
原理:一种基于非平衡少数载流子动力学的高灵敏度深能级缺陷表征技术。在特定反向偏压下,利用单色光照射器件的耗尽区,使被深能级陷阱捕获的固态电荷发生光致电离跃迁,通过精密阻抗分析仪实时监测空间电荷区密度改变所引发的宏观结电容瞬态或稳态偏移量。
作用:测量稳态光电容谱(ΔC 随入射光波长的演化)、瞬态光电容衰减特性(C−t 曲线)、缺陷态绝对光电离截面(σo)与光学激活能(Eo)。能够精准映射禁带深处非辐射复合中心的能级拓扑分布;定量诊断导致探测器极化迟滞、低频闪烁噪声(1/f噪声)加剧以及光响应长拖尾的深能级杂质源;评估材料外延生长质量与退火工艺的缺陷消除效能。
2 样品要求
测试高度依赖于宽阔且物理边界稳定的耗尽区(如理想的突变 p+−n 结或肖特基结)。样品必须具备优异的整流特性,在反向偏压下能提供极低漏电流的深耗尽状态。若结区存在严重的隧穿退化或近似欧姆接触,反向漏电将彻底破坏阻抗分析仪的高频交流微扰电路模型,致使电容提取失效。
3 常见问题
3.1 少数载流子热发射竞争。
在室温或较高温度下,陷阱中捕获的载流子不仅吸收光子,还会从声子浴中获取热能发生自发释放(热发射)。若陷阱能级较浅,热发射速率将远大于光致电离速率,导致光电容瞬态信号极度微弱且恢复极快,严重掩盖光电离截面的稳态拟合。该问题通常要求 PHCAP 测试必须在极低温(如液氮温度 77 K)下进行以“冻结”热发射。

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