[发明专利]一种通过光电响应获得低维纳米器件物理参数的设备

说明书

本发明提出了一种通过光电响应获得低维纳米器件物理参数的设备，包括：光源，用于照射低维纳米器件；电流检测单元，用于检测所述低维纳米器件在不同光强照射下产生的光电流，以及检测所述低维纳米器件在无光源照射下产生的暗电流；光强与电流关系获取单元，用于获取不同光强与相应光电流之间的关系；参数获取单元，用于根据所述光强与电流关系对已有的光照强度和纳米器件光电流之间关系的公式进行拟合从而获取参数和的值；以及计算单元，用于根据所述参数及其他已有公式计算获得低维纳米器件物理参数，所述物理参数包括少数载流子寿命τ₀，表面复合速率V_srv，耗尽区宽度，掺杂浓度以及迁移率。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其涉及一种通过光电响应获得低维纳米器件物理参数的设备。

背景技术

由于光电方面的应用，半导体纳米材料是近几十年很有潜力的研究领域。纳米材料具有量子限制效应和大的表面积体积比，因此具有与体材料完全不同的性质。但是，对于低维纳米器件来说，传统的半导体表征手段是比较困难的。因此，一种快速且并不破坏器件的获取低维纳米器件物理参数的设备将会在未来有很大的应用场景。

发明内容

基于此，针对上述技术问题，提供一种通过光电响应获得低维纳米器件物理参数的设备。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种通过光电响应获得低维纳米器件物理参数的设备，包括：

光源，用于照射低维纳米器件；

电流检测单元，用于检测所述低维纳米器件在不同光强照射下产生的光电流，以及检测所述低维纳米器件在无光源照射下产生的暗电流；

光强与电流关系获取单元，用于获取不同光强与相应光电流之间的关系；

参数获取单元，用于根据光强与电流关系对公式(1)进行拟合从而获取参数和的值，

计算单元，用于根据所述参数的值及公式(2)计算获得所述低维纳米器件的少数载流子寿命τ₀，

所述计算单元还根据经验预设理想因子η和所述参数的值及公式(3)、(4)、(6)计算获得所述低维纳米器件的耗尽区宽度，掺杂浓度以及迁移率，

I_dark＝μ_ppqE_chH_chW_ch (4)

上述公式中，I_ph为纳米器件的光电流，P_light为光照强度，为耗尽区因光照缩小为零时的光生电流，即临界光电流，η为理想因子，该理想因子的范围为[1,2]，通常在1.5附近，k为玻尔兹曼常数，T为温度，q为单位电荷，V_bio为无光照即暗场时表面电势，暗场表面电势与表面耗尽区宽度服从下列关系这里N_A是掺杂浓度，ε_s是半导体的介电常数，W_dep为表面耗尽区宽度；为临界光强，即漏电流密度与耗尽区上的光电流密度相等时的光照强度，α为硅纳米线的光吸收系数，为光子的能量，H为纳米线物理高度，n_i为本征半导体电子浓度；I_dark为暗电流，W_ch为纳米线沟道的宽度，H_ch为纳米线沟道的厚度,A_ch是导电沟道的横截面积，表达式是导电沟道横截面积对耗尽区宽度的导数，“||”表示对两竖线中间的变量取绝对值；μ_p为空穴迁移率，p为多子浓度，E_ch为电场强度。