[发明专利]一种半导体表面态载流子寿命测试方法

权利要求书

1.一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采用光子能量高于半导体禁带宽度的窄脉冲光源发射光脉冲，经光路准直耦合到近场光学探针中，近场光学探针在待测半导体材料的表面激发产生光生载流子；

2)激发出的光生载流子集中在半导体材料的表面，以表面态作为复合中心不断发生复合，该复合速率与载流子浓度、载流子寿命成正比；

3)在步骤1)和步骤2)的载流子激发和复合过程中，由于电子体积效应均产生晶格常数的变化，并产生应力波，通过高频宽带超声检测方式检测此应力波信号；

4)对应力波信号进行拟合计算，得到表面态的载流子寿命τ_c。

2.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤1)中，窄脉冲光源发射的光脉冲宽度为飞秒到纳秒量级，且不超过5纳秒。

3.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤1)中，近场光学探针为有孔近场光学探针或无孔近场光学探针，光脉冲经准直耦合到有孔近场光学探针中或无孔近场光学探针表面。

4.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤1)中，近场光学探针与待测半导体材料表面的距离不超过光脉冲波长的1/10。

5.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤1)中，近场光学探针激发的光生载流子位于待测半导体的表面和亚表面。

6.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤2)中，在近场光学探针激发的待测半导体表面的光生载流子复合时，以表面态为中心进行间接复合。

7.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤2)中，所述的光生载流子在光脉冲辐照结束后仍持续复合，直至恢复到半导体材料内的载流子平衡状态。

8.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤3)中，通过高频宽带超声检测仪器进行半导体材料表面应力波信号的检测，所述的高频宽带超声检测仪器包括具有纳秒分辨率的超声换能器、激光多普勒测振和激光干涉仪。

9.根据权利要求1所述的一种半导体表面态载流子寿命测试方法，其特征在于，所述的步骤4)中，对半导体材料表面受近场光激励产生的应力波信号的拖尾部分按照公式进行拟合获得表面态的载流子寿命τ_c，其中，c为晶格常数，为带隙压力系数，n为电子-空穴对浓度，Q为常数系数，t为时间。