测量肖特基势垒高度的装置和方法

本发明公开了一种测量肖特基势垒高度的装置及方法，包括：光源、光斩波器、第一透镜、待测样品、第一源表、第二透镜、单色仪、探测器、锁相放大器、第二源表和计算机，该计算机控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对肖特基势垒样品的偏置电压扫描，从得到的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线中确定肖特基势垒高度数值。利用本发明，由于肖特基势垒高度是从测量的光荧光强度随偏置电压的变化特性中得到的，避免了器件边沿并联电阻漏电效应对肖特基势垒高度测量的影响，具有测量精度高、一致性好、非破坏性等优点。

1.一种测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，包括：一光源，用于提供该装置的光信号源，以激发待测样品的肖特基势垒区域，发出光荧光；一光斩波器，用于对入射到待测样品的肖特基势垒区域的光束斩波，同步输出信号接到锁相放大器的参考信号输入端；一第一透镜，位于待测样品前，汇聚光信号源发出的光束到待测样品的肖特基势垒区域内；一待测样品，放置在样品台上，该待测样品的肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜和光谱仪；一第一源表，与待测样品连接，用于向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流；一第二透镜，放置在垂直于待测样品的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪；一单色仪，用于接收肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探测器；一探测器，用于测量肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；一锁相放大器，锁相放大器的信号输入端与探测器的信号输出端相连，用于测量探测器输出端的信号；一第二源表，与锁相放大器的输出端相连，用于测量锁相放大器的输出端电压；以及一计算机，用于控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对肖特基势垒样品的偏置电压扫描，从得到的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线中确定肖特基势垒高度数值。
2.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述计算机接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的单色仪选定波长下的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理，得到肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线；当正向偏置电压处在小于肖特基势垒高度值范围内，光荧光强度随着正向偏压的增加而增加；当正向偏置电压处在等于或大于肖特基势垒高度值范围内，光荧光强度随着正向电压增加而变化不明显，强度比较稳定；因此，在得到的肖特基势垒区域光荧光强度与偏置电压变化曲线中，光荧光强度在正向偏置电压下随正向电压增加而开始稳定时所对应的偏置电压数值就是肖特基势垒高度数值，其中偏置电压数值的单位是V，肖特基势垒高度数值的单位是eV。
3.根据权利要求2所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述计算机控制单色仪对光荧光进行波长扫描或选定某一出射波长；计算机控制第一源表和第二源表，第一源表实施对肖特基势垒样品的偏置电压扫描和测量相应偏置电压下的电流，第二源表接收相应偏压下的光荧光的强度，计算机进行相应信号处理，得到肖特基势垒区域光荧光强度与偏置偏压变化曲线。
4.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述光源为氦镉激光器，或者为氙灯、钨灯和氘灯中的一种光源经单色仪选定波长的光，其中经单色仪选定波长的光的光子能量大于待测样品的禁带宽度。
5.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述第一透镜将光源发出的光汇聚到待测样品的肖特基势垒区域，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面。
6.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述待测样品表面与入射光光束成一定夹角，入射光与待测样品表面的反射光束有夹角，使反射光束不能入射到汇聚光荧光的第二透镜和单色仪里。
7.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述待测样品是直接带隙半导体材料制成的肖特基势垒样品，光子能量大于其禁带宽度的光束照射其肖特基势垒区域可发出光荧光。
8.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述第一源表向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描。
9.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述汇聚光荧光的第二透镜对从待测样品发射出来的光荧光进行汇聚，入射到其后的单色仪的入射狭缝。
10.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述单色仪接收肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长扫描或选定某一波长，入射到其后的探测器。
11.根据权利要求1所述的测量肖特基势垒高度的装置，其特征在于，所述探测器是光电二极管或光电倍增管，用于测量光荧光的强度特性。
12.一种应用权利要求1所述装置测量肖特基势垒高度的方法，其特征在于，包括：步骤1：光源发出的激光束经斩波器斩波后，由第一透镜聚焦到待测样品的肖特基势垒区域上，入射到肖特基区域时的光斑尺寸小于肖特基势垒区域表面；光斩波器的同步输出信号接到锁相放大器的参考信号输入端；步骤2：调整待测样品及样品台，肖特基势垒区域表面与入射光束成一定角度，使肖特基势垒区域表面反射的光束不进入汇聚第二透镜和光谱仪；步骤3：第一源表与待测样品连接，向待测样品提供正或负偏置电压，对待测样品进行电压扫描和测量相应偏置电压下的电流；步骤4：第二透镜放置在垂直于待测样品的肖特基势垒区域表面方向的前方，汇聚肖特基势垒区域发出的光荧光，入射到其后的单色仪的入射狭缝；步骤5：单色仪接收待测样品的肖特基势垒区域发出的光荧光，对光荧光进行波长选定或扫描，入射到其后的探测器；步骤6：探测器测量样品的肖特基势垒区域不同偏压下发出的光荧光经单色仪选定波长下的光强度；步骤7：锁相放大器的信号输入端与探测器的信号输出端相连，测量探测器输出端的信号；步骤8：第二源表与锁相放大器的输出端相连，测量锁相放大器的输出端电压；步骤9：计算机控制单色仪、第一源表和第二源表，实现第一源表对样品的偏置电压扫描，计算机接收肖特基势垒区域在不同偏压下发出的光荧光强度数据，进行相应信号数据处理，得到待测样品的肖特基势垒区域选定波长下的光荧光强度与偏置电压变化曲线，由该曲线得到待测样品的肖特基势垒高度数值。