Si 2500A B:1×1016cm 100A B:1×1017cm 尽管在升温的过程中多频同时测试,按照 Si 500A B:1×1016cm-3 单频分析法分别处理每条导纳谱的数据,分别 00A y:1×1032cm3得到激活能 Si 500A B:1×1016cm-3 f/Hea/ev SiGe3100AB:1×10cm-3 10000000.17 Si 2500A B:1×1016cm-3 Si substrate 100000 0.20 图5量子阱样品结构及参数 80000 0.19 在零偏压下,将此样品在100K到250K 50000 0.18 范围内作导纳谱测试得到了导纳峰.测试频 AVERAGE 0.19 率取1MHz、300kHz、100kHz、80kHz和50Hz 故该量子阱样品由于量子限制效应产生 实验结果表明峰的位置随测试频率的升高而的量子阱能级的激活能为0.19eV 向高温端移动,而且峰高也随频率的升高而增 大.对每个频率下的导纳谱数据,在导纳峰附 结论分析 近lnep/T05与7成线性关系 对于间距较大、耦合较小的多量子阱材料, 导纳谱测量得到的结果受外加直流偏压的影 响.一般来说,无偏压或偏压很小时,势垒区 边界在第一个量子阱附近,因此测量得到的实 际上是第一个量子阱的导纳谱.随着反向偏 压不断增大,势垒区向样品衬底方向扩散,可 能在第一个量子阱完全耗尽之后到达下一个 量子阱,这时测得的就是第二个量子阱的导纳 谱.事实上,多量子阱材料的电导行为可能表 T/K现出双导纳峰,对应与量子阱不同能级上载流 200 250子的发射与俘获.随着阱宽的增大,量子限制 效应越来越弱,能级退简并,导纳峰展宽,双 图6量子阱样品的导纳谱 峰逐渐合并 a: 1MHz; b: 300kHz; c: 100kHz: d: 80kHz; e: 50H 由于导纳峰出现的条件是ep=,而ep随 着温度升高而增大,因此使用的测试信号频率 越高,导纳峰的温度越高.而且测试频率越高, 样品电导值也越大,此时LCR表测量的相对误 12.5 差减小. 实验测量中,数据点并非理想的平滑曲线 11.5 在导纳峰附近,这种影响可能导致激活能计算 出现严重偏差.在确定峰位和峰高的时候,需 要仔细观察峰附近区域的导纳谱线,适当的进 行平滑处理 0.0051 0.0056 00061 作为探测研究半导体深能级缺陷的手段 导纳谱测试方法虽然不及DLTS谱灵敏,但是 图7单频分析法得到的lnep/T-05-7-直线 其操作和数据处理相对简便,在研究半导体量 a: 1MHz; b: 300kHz; c: 100kHz; d: 80kHz; e: 50Hz 子限制效应领域取得了理想的结果.Si 2500Å B+ : 1 × 10 cm Si0.7Ge0.3 100Å B+ : 1 × 10 cm Si 500Å B+ : 1 × 10 cm Si0.7Ge0.3 100Å B+ : 1 × 10 cm Si 500Å B+ : 1 × 10 cm Si0.7Ge0.3 100Å B+ : 1 × 10 cm Si 2500Å B+ : 1 × 10 cm Si Substrate 图 5 量子阱样品结构及参数 在零偏压下，将此样品在 100K 到 250K 范围内作导纳谱测试得到了导纳峰. 测试频 率取 1MHz、300kHz、100kHz、80kHz 和 50Hz. 实验结果表明峰的位置随测试频率的升高而 向高温端移动，而且峰高也随频率的升高而增 大. 对每个频率下的导纳谱数据，在导纳峰附 近ln . ⁄ 与 成线性关系. 图 6 量子阱样品的导纳谱 a:1MHz; b:300kHz; c:100kHz; d:80kHz; e:50Hz 图 7 单频分析法得到的ln ⁄ . − 直线图 a:1MHz; b:300kHz; c:100kHz; d:80kHz; e:50Hz 尽管在升温的过程中多频同时测试，按照 单频分析法分别处理每条导纳谱的数据，分别 得到激活能： ⁄ ⁄ 1000000 0.17 300000 0.19 100000 0.20 80000 0.19 50000 0.18 AVERAGE 0.19 故该量子阱样品由于量子限制效应产生 的量子阱能级的激活能为0.19 . 结论分析 对于间距较大、耦合较小的多量子阱材料， 导纳谱测量得到的结果受外加直流偏压的影 响. 一般来说，无偏压或偏压很小时，势垒区 边界在第一个量子阱附近，因此测量得到的实 际上是第一个量子阱的导纳谱. 随着反向偏 压不断增大，势垒区向样品衬底方向扩散，可 能在第一个量子阱完全耗尽之后到达下一个 量子阱，这时测得的就是第二个量子阱的导纳 谱. 事实上，多量子阱材料的电导行为可能表 现出双导纳峰，对应与量子阱不同能级上载流 子的发射与俘获. 随着阱宽的增大，量子限制 效应越来越弱，能级退简并，导纳峰展宽，双 峰逐渐合并. 由于导纳峰出现的条件是 = ，而 随 着温度升高而增大，因此使用的测试信号频率 越高，导纳峰的温度越高. 而且测试频率越高， 样品电导值也越大，此时 LCR 表测量的相对误 差减小. 实验测量中，数据点并非理想的平滑曲线. 在导纳峰附近，这种影响可能导致激活能计算 出现严重偏差. 在确定峰位和峰高的时候，需 要仔细观察峰附近区域的导纳谱线，适当的进 行平滑处理. 作为探测研究半导体深能级缺陷的手段， 导纳谱测试方法虽然不及 DLTS 谱灵敏，但是 其操作和数据处理相对简便，在研究半导体量 子限制效应领域取得了理想的结果. 0 10 20 30 40 50 100 150 200 250 9.5 10.5 11.5 12.5 0.0051 0.0056 0.0061 0.0066 a b d c e a b c d e ⁄ ⁄ √