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在测量过程中,通过样品的电流从两个方面影响电阻率的测量:少子注入并被电场扫到内探针附近使电阻率减小;当电流较大时使样品发热,提高样品测量区温度。我们知道,一般杂质半导体,温度升高,载流子的晶格散射作用加强,引起电阻率的升高。少子注入的影响取决于电流、探针间距及少子寿命等。电流大、针距小、寿命长,影响就大。为此在测量电阻率时应当注意下列事项。 1、被测样品的表面应当经过研磨或喷砂处理,提高表面复合率,降低少数载流子。 2、应适当选取容易得到欧姆接触的材料作为探针,并给足够的接触压力,以减少少数载流子注入的影响。探针材料的选择还应考虑材料的耐磨性,如:钨丝、碳化物、高速钢丝(高速钢钻头的半成品)。 3、应适应选择探针间距,既要保证测量区域内电阻率均匀,又要减少少数载流子注入效应的影响。 4、应适当降低测量电流,保证测量在弱场下进行,一般选取电场E<1V/cm。若探针2、3间距是1mm,使探针2、3间的电位差U23不超过100mV,使探针2、3间的电位差U23不超过100mV。样品中电场过强,少数载流子的漂移长度大,对电阻率的影响大。如果是低阻样品,为避免电流焦耳热效应,电场选择得还要小。 少数载流子的注入,一般对高阻样品影响较大。因为高阻样品本身的多数载流子浓度就比较低,而且高阻样品的少数载流子寿命长,因此少数载流子的漂移长度就更大了。 一般情况下对硅来说,电阻率在几个欧姆/厘米以上时,少数载流子的注入和被电场扫入探针2、3区域是样品电阻率下降的主要原因。对低阻单晶,因为U23很小,所以往往电流选择的比较大,在这种情况下,主要由焦耳引起测量的误差。 少数载流子注入对测量电阻率的影响是可以检验出来的。取一块高阻样品,先选取一个合适的低电流,测出样品的电阻率。然后在略微增大电流,再次测量样品的电阻率。如果两次测量的结果变化很小,说明少数载流子的注入影响很小,电流的选择是合理的。如果样品的电阻率明显地随选取的电流的增加而减小,则说明少数载流子注入的影响较大,就应该通过样品的电流减小。 焦耳热对低阻样品电阻率的影响也是可以检验的。取一低阻样品,在较大的电流下进行测量,记录或观察测量读数随通电时间的变化可以发现,低阻率随时间的增加而上升。这种电阻率的上升现象就是由于样品发热而引起的。综上所述可知,为了避免电流在通过样品时产生焦耳热或少数载流子注入的影响,测量电流应适当减小。对于不同电阻率范围的样品,测量电流范围可按下表进行选取。 |