3用热激活法测量肖特基势垒高度(教案) 实验的目的要求 a)学习金属一半导体接触的有关基础理论知识 b)了解和掌握肖特基势垒的测量方法 c)正确地测定肖特基势垒高度和理査逊常数等物理量 教学内容: 1.在晶体管图示仪上检查Ptn-Si和A/n-GaAs的肖特基势垒二极管的伏安特性是 否良好。 2.利用式(9—3-9)测量Pt/n-Si的品质因子n,串联电阻R。 在300K温度下,选择适当的电压间隔(如002V),分别测量正向偏置电压从010 030V范围内各个电压下的电流值。作“-1曲线,由曲线定出品质因子n、串联 电阻R。 3.利用式(9-3-11)测量PI/n-S的肖特基势垒高度q和有效理查德常数A**(本实 验金属与半导体接触的有效面积:Ae=2.83×10-3cm2) 固定正向偏置电压(如0.16V),分别测量样品在不同温度条件下的电流Ⅰ值,作 Ⅰ、1000 曲线。由曲线定出肖特基势垒高度qφ和有效理查德常数A**。(注:当 温度稳定以后,应确认偏置电压。) 4.测量Au/n-GaAs的品质因子n,串联电阻R。 在300K温度下,选择适当的电压间隔(如0.02V),分别测量正向偏置电压从0.10 0.30V范围内各个电压下的电流Ⅰ值。作 曲线,由曲线定出品质因子n、串联电 阻R。 5.测量Aa/n-GaAs肖特基势垒高度qφ和有效理查德常数A*(本实验金属与半导体接 触的有效面积:Ae=5.02×10-3cm2)。 固定正向偏置电压(如0.20V),分别测量样品在不同温度条件下的电流Ⅰ值,作 1000 曲线,由曲线定出肖特基势垒高度qp和有效理查德常数A**。(注:当温 度稳定以后,应确认偏置电压。)
9-3 用热激活法测量肖特基势垒高度（教案） 实验的目的要求： a) 学习金属－半导体接触的有关基础理论知识； b) 了解和掌握肖特基势垒的测量方法； c) 正确地测定肖特基势垒高度和理查逊常数等物理量。 教学内容： 1. 在晶体管图示仪上检查 Pt / n − Si 和 Au / n − GaAs 的肖特基势垒二极管的伏安特性是 否良好。 2. 利用式（9—3—9）测量 Pt / n − Si 的品质因子 n ，串联电阻 R 。 在 300K 温度下，选择适当的电压间隔（如 0.02V），分别测量正向偏置电压从 0.10 －0.30V 范围内各个电压下的电流 I 值。作 dI I dV 1 − 曲线，由曲线定出品质因子 n 、串联 电阻 R 。 3. 利用式（9—3—11）测量 Pt / n − Si 的肖特基势垒高度 qφb 和有效理查德常数 A**（本实 验金属与半导体接触的有效面积： 3 2 Ae 2.83 10 cm − = × ）。 固定正向偏置电压（如 0.16V），分别测量样品在不同温度条件下的电流 I 值，作 T T I 1000 ln( ) 2 − 曲线。由曲线定出肖特基势垒高度 qφb 和有效理查德常数 A**。（注：当 温度稳定以后，应确认偏置电压。） 4. 测量 Au / n − GaAs 的品质因子 n ，串联电阻 R 。 在 300K 温度下，选择适当的电压间隔（如 0.02V），分别测量正向偏置电压从 0.10－ 0.30V 范围内各个电压下的电流 I 值。作 dI I dV 1 − 曲线，由曲线定出品质因子 n 、串联电 阻 R 。 5. 测量 Au / n − GaAs 肖特基势垒高度 qφb 和有效理查德常数 A**（本实验金属与半导体接 触的有效面积： 3 2 Ae 5.02 10 cm − = × ）。 固定正向偏置电压（如 0.20V），分别测量样品在不同温度条件下的电流 I 值，作 T T I 1000 ln( ) 2 − 曲线，由曲线定出肖特基势垒高度 qφb 和有效理查德常数 A**。（注：当温 度稳定以后，应确认偏置电压。）
实验过程中可能涉及的问题:(有的可用于检查予习的情况,有的可放在实验室 说明牌上作提示,有的可在实验过程中予以引导,有的可安排为报告中要回答的 问题,不同的学生可有不同的要求) 1.肖特基势垒形成的机理是什么? 2.利用热激活法如何测定肖特基势垒二极管的品质因子n、串联电阻R?正确测量的条件 是什么? 3.利用热激活法如何测定理查逊常数A和肖特基势垒高度q?正确测量的条件是什 么? 4.为什么在测量前检查肖特基势垒二极管的伏安特性? 5.对肖特基势垒二极管加偏压及测试电流时,为什么样品温度要发生变化?怎样减小温度 变化对实验测量的影响? 6.固定偏压测不同温度条件下肖特基势垒二极管的电流时,为什么每一温度都要重新确认 偏置电压值? 7.测试电流太小或太大,将会对肖特基势垒高度有什么样的影响? 8.分别画出本实验测量的两种肖特基势垒二极管的 Ⅰ、1000 线和ln(2) 算出品质因子n,串联电阻R,肖特基势垒高度qφ和有效理查德常数A** 9.如果品质因子n与1的差别较大和串联电阻R太大,如何对q进行修正。 当正向偏压固定时,在不同温度条件下测电流Ⅰ与温度T的关系,可以得到肖特基势垒 高度qφ和有效理査德常数A*。试比较下列两种情况下获得实验结果: (1)取n≈1,以及>RR,即用(9-3-11)式推算出肖特基势垒高度q和有效理 查德常数A* (2)直接利用实验测得的n和R值,来推算肖特基势垒高度qφ和有效理查德常数 难点: 1.利用差分法处理数据常产生比较大的误差。能否利用计算机提高测量结果的正确性? 体方法是什么?
实验过程中可能涉及的问题：（有的可用于检查予习的情况，有的可放在实验室 说明牌上作提示，有的可在实验过程中予以引导，有的可安排为报告中要回答的 问题，不同的学生可有不同的要求） 1． 肖特基势垒形成的机理是什么？ 2． 利用热激活法如何测定肖特基势垒二极管的品质因子 n、串联电阻 R？正确测量的条件 是什么？ 3． 利用热激活法如何测定理查逊常数 A**和肖特基势垒高度 qφ b ？正确测量的条件是什 么？ 4． 为什么在测量前检查肖特基势垒二极管的伏安特性？ 5． 对肖特基势垒二极管加偏压及测试电流时，为什么样品温度要发生变化？怎样减小温度 变化对实验测量的影响？ 6． 固定偏压测不同温度条件下肖特基势垒二极管的电流时，为什么每一温度都要重新确认 偏置电压值？ 7． 测试电流太小或太大，将会对肖特基势垒高度有什么样的影响？ 8． 分别画出本实验测量的两种肖特基势垒二极管的 dI I dV 1 − 曲线和 T T I 1000 ln( ) 2 − 曲线， 算出品质因子 n ，串联电阻 R ，肖特基势垒高度 qφb 和有效理查德常数 A**。 9． 如果品质因子 n 与 1 的差别较大和串联电阻 R 太大，如何对 qφb 进行修正。 当正向偏压固定时，在不同温度条件下测电流 I 与温度T 的关系，可以得到肖特基势垒 高度 qφb 和有效理查德常数 A**。试比较下列两种情况下获得实验结果： （1） 取 n ≈ 1，以及V >> IR ，即用（9-3-11）式推算出肖特基势垒高度 qφb 和有效理 查德常数 A**。 （2） 直接利用实验测得的 n 和 R 值，来推算肖特基势垒高度 qφb 和有效理查德常数 A**。 难点： 1. 利用差分法处理数据常产生比较大的误差。能否利用计算机提高测量结果的正确性？具 体方法是什么？
2.如果电压测量范围分别选择在(0.V~03V)和(0.25V~0.45V),对测量结果有影响? 原因是什么? 3.根据书上提供的测量线路,当温度温度稳定以后进入测量时样品温度却发生了变化,其 原因是什么?如何克服这一现象? 可进一步探索的问题: 1.在低温条件进行热激活法测量肖特基势垒高度,观测温度对肖特基势垒高度的影响 2.选择不同载流子浓度样品,观测载流子浓度对肖特基势垒高度的影响
2. 如果电压测量范围分别选择在（0.1V ~ 0.3V）和（0.25V ~ 0.45V），对测量结果有影响？ 原因是什么？ 3. 根据书上提供的测量线路，当温度温度稳定以后进入测量时样品温度却发生了变化，其 原因是什么？如何克服这一现象？ 可进一步探索的问题： 1．在低温条件进行热激活法测量肖特基势垒高度，观测温度对肖特基势垒高度的影响。 2．选择不同载流子浓度样品，观测载流子浓度对肖特基势垒高度的影响