一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器，其特征在于，所述脈沖飛秒激光器上方具有分光器件，所述分光器件上方具有電控移動臺，所述電控移動臺上布置有角錐棱鏡，所述電控移動臺右端具有CCD器件，所述電控移動臺下方具有第三反射鏡，所述CCD器件下方具有第四反射鏡，所述第四反射鏡下方具有第二聚焦鏡，所述第二聚焦鏡下方具有半導體樣品，所述半導體樣品固定在樣品固定架上，所述半導體樣品左側斜上方具有第一聚焦鏡，所述第一聚焦鏡左斜上方具有第二反射鏡，所述第二反射鏡下方具有第一反射鏡，所述半導體樣品右側斜上方具有光電探測器。本實用新型可以研究各種能量狀態(tài)下的載流子壽命。
【專利說明】
一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及半導體壽命技術領域，具體為一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置。
【背景技術】
[0002]目前，我國以微電子工業(yè)為代表的高科技產業(yè)蓬勃發(fā)展，已經成為國際微電子的主要產業(yè)基地之一。半導體材料的研究、開發(fā)和應用，成為國家科技、工業(yè)和國防領域優(yōu)先發(fā)展的重要方向。新能源、新材料、新一代電子信息和網絡技術行業(yè)等對半導體材料、器件的質量有了更高的要求，所以對半導體材料特征和表征方法進行系統(tǒng)的研究也更加重視起來。
[0003]少數(shù)載流子壽命是半導體材料和半導體器件的一個重要參數(shù)，對半導體材料的純度和晶格的完整程度異常靈敏，是一個可以反過來表征材料純度與結構完整性的重要參數(shù)。少子壽命直接反映了材料的質量以及器件的特性是否符合要求，它可以反映極低的缺陷密度。壽命值的大小直接影響器件的基本性能?，F(xiàn)有的測量半導體載流子的方法大多是基于光電導衰減原理，或使用微波來測量伴隨光生載流子而增加的電導。但這些方法實驗室設備相對復雜，且靈敏度不夠。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案:飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器，其特征在于，所述脈沖飛秒激光器上方具有分光器件，所述分光器件上方具有電控移動臺，所述電控移動臺上布置有角錐棱鏡，所述電控移動臺右端具有CCD器件，所述電控移動臺下方具有第三反射鏡，所述CCD器件下方具有第四反射鏡，所述第四反射鏡下方具有第二聚焦鏡，所述第二聚焦鏡下方具有半導體樣品，所述半導體樣品固定在樣品固定架上，所述半導體樣品左側斜上方具有第一聚焦鏡，所述第一聚焦鏡左斜上方具有第二反射鏡，所述第二反射鏡下方具有第一反射鏡，所述半導體樣品右側斜上方具有光電探測器，所述光電探測器右側斜上方具有鎖相放大器，所述鎖相放大器下方具有計算機。
[0006]所述分光器件左側具有第一反射鏡，第一反射鏡上方布置有第二反射鏡。
[0007]所述電控移動臺，由外部計算機控制。
[0008]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:該飛秒激光測量半導體少數(shù)載流子壽命的裝置不僅對被測樣品的制作和材料無嚴格要求，而且可以研究各種能量狀態(tài)下的載流子壽命，即可觀察在飛秒激光輻射下半導體材料的反應過程，又能作為半導體材料鑒定的新的手段。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型結構不意圖。
[0010]圖中:1、脈沖飛秒激光器，2、第一反射鏡，3、分光器件，4、第二反射鏡，5、電控移動臺，6、角錐棱鏡，7、CXD器件，8、第三反射鏡，9、第四反射鏡，1、第一聚焦鏡，11、第二聚焦鏡，12、光電探測器，13、鎖相放大器，14、半導體樣品，15、樣品固定架，16、計算機。
【具體實施方式】
[0011]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0012]請參閱圖1，本實用新型提供一種技術方案:一種飛秒激光測量半導體少數(shù)載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器1，用于輸出脈沖激光，脈沖飛秒激光器I上方具有分光器件3，用于將脈沖飛秒激光器I輸出的脈沖激光分成沿兩個方向傳輸且功率不等的激光束A與激光束B，這兩束激光分別為:平行與脈沖激光器輸出激光傳輸方向的激光束B和垂直與脈沖激光器輸出光傳輸方向的激光束A，分光器件3左側具有第一反射鏡2，第一反射鏡2上方布置有第二反射鏡4，用于接收并反射激光束A，分光器件3上方具有電控移動臺5，電控移動臺5由外部計算機控制，沿著圖示箭頭方向移動，電控移動臺5上布置有角錐棱鏡6，接收并反射激光束B，電控移動臺5右端具有CCD器件7，檢測激光束B，電控移動臺5下方具有第三反射鏡8，接收并反射激光束B，CCD器件7下方具有第四反射鏡9，接收并反射激光束B，第四反射鏡9下方具有第二聚焦鏡11，第二聚焦鏡11下方具有半導體樣品14，聚焦激光束B并輻照在半導體樣品14表面，半導體樣品14固定在樣品固定架15上，半導體樣品14左側斜上方具有第一聚焦鏡10，聚焦斜入射的激光束A輻照在半導體樣品14表面上，第一聚焦鏡10左斜上方具有第二反射鏡4，第二反射鏡4下方具有第一反射鏡2，半導體樣品14右側斜上方具有光電探測器12，探測激光束A反射光的強度變化，光電探測器12右側斜上方具有鎖相放大器13，接收光電探測器12發(fā)出的信號，鎖相放大器13下方具有計算機16，接收鎖相放大器13信號并進行軟件處理與操作。
[0013]激光束B通過第二聚焦鏡11垂直照射在半導體樣品14表面，激光光束A通過第一聚焦鏡10斜入射在半導體樣品14表面，經過聚焦鏡聚焦后的激光束A與激光束B的焦點在半導體樣品14表面重合。
[0014]電控移動臺5的移動改變激光束B到達半導體樣品14表面的時間，激光束A的反射強度受到激光束B的影響，光電探測器12探測相應的變化，激光束B的強度高于激光束A的強度;激光束B在樣品表面的光斑尺寸大于激光束A的光斑尺寸
[0015]工作原理:在進行使用和操作時，脈沖飛秒激光器I作為信號發(fā)生源，輸出飛秒脈沖激光，經由分光器件3分成傳輸方向相互垂直且能量不同的兩束激光束，激光束A與激光束B，且保證激光束B的能量大于激光束A的能力。激光束A垂直通過分光器件3，經由第一反射鏡2與第二反射鏡4反射，再經過第一聚焦鏡10聚焦與由樣品固定架15固定的半導體樣品14上。能量較高的激光束B平行通過分光器件3，再由角錐棱鏡6反射，同時在此時由電控移動臺5按照圖示方向移動提供延遲，延遲后的激光束B經由第三反射鏡8反射，再由第四反射鏡9反射之后，由第二聚焦鏡11聚焦到半導體樣品14上。兩束光作用在樣品之后，探測器12接收激光束A的反射光信號并將信號傳輸?shù)芥i相放大器13內，鎖相放大器13將信號傳輸進入計算機，根據(jù)少數(shù)載流子壽命的計算方法，即可得知所測半導體樣品少數(shù)載流子的壽命O
[0016]—束飛秒脈沖激光由脈沖飛秒激光器發(fā)出，經過一個分光器件，使得光束分為能量不等的兩束激光，一束作為注入光經由反射鏡反射，再聚焦到半導體樣品材料上，另一束經過電動控制臺延遲后再聚焦到半導體樣品材料上。探測器探測到的信號傳輸進入鎖相放大器，鎖相放大器最終將信號傳輸進計算機中。
[0017]載流子壽命就是指非平衡載流子的壽命，在小注入條件(Δρ<<η0+ρ0)下，非平衡載流子濃度呈指數(shù)衰減規(guī)律，而且在小注入條件下，非平衡載流子濃度減小到原來值的Ι/e時所經歷的時間是與A P無關的常數(shù)，從而利用指數(shù)衰減規(guī)律即可測量出少數(shù)載流子壽命的值。
[0018]盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
【主權項】
1.一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置，包括脈沖飛秒激光器(I)，其特征在于，所述脈沖飛秒激光器(I)上方具有分光器件(3)，所述分光器件(3)上方具有電控移動臺(5)，所述電控移動臺(5)上布置有角錐棱鏡(6)，所述電控移動臺(5)右端具有CCD器件(7)，所述電控移動臺(5)下方具有第三反射鏡(8)，所述CCD器件(7)下方具有第四反射鏡(9)，所述第四反射鏡(9)下方具有第二聚焦鏡(11)，所述第二聚焦鏡(11)下方具有半導體樣品(14)，所述半導體樣品(14)固定在樣品固定架(15)上，所述半導體樣品(14)左側斜上方具有第一聚焦鏡(10)，所述第一聚焦鏡(10)左斜上方具有第二反射鏡(4)，所述第二反射鏡(4)下方具有第一反射鏡(2)，所述半導體樣品(14)右側斜上方具有光電探測器(12)，所述光電探測器(12)右側斜上方具有鎖相放大器(13)，所述鎖相放大器(13)下方具有計算機(16)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置，其特征在于，所述分光器件(3)左側具有第一反射鏡(2)，第一反射鏡(2)上方布置有第二反射鏡⑷。3.根據(jù)權利要求1所述的一種飛秒激光測量半導體器件少數(shù)載流子壽命的裝置，其特征在于，所述電控移動臺(5)，由外部計算機控制。
【文檔編號】G01R31/26GK205608144SQ201620098956
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月1日
【發(fā)明人】孫詩明, 程光華, 唐大偉, 孫方遠, 孫靜, 張國婷
【申請人】北京長城牡丹模具制造有限公司