高频光电导衰减法测量Si 中少子寿命
预习报告：
一，什么是少子寿命？
少子，即少数载流子。

少子寿命指少子的平均生存时间，寿命标志少子浓度减少到原值的1/e 所经历的时间。

少数载流子寿命是与半导体中重金属含量、晶体结构完整性直接有关的物理量。

它对半导体太阳电池的换能效率、半导体探测器的探测率和发光二极管的发光效率等都有影响。

二，如何测量少子寿命？
测量非平衡少数载流子寿命的方法有许多种，分别属于瞬态法和稳态法两大类。

本实验采用高频光电导衰减法测量Si 中少子寿命。

三，实验原理：
当能量大于半导体禁带宽度的光照射样品时，在样品中激发产生非平衡电子和空穴。

若样品中没有明显的陷阱效应，那么非平衡电子（∆n ）和空穴(∆p)的浓度相等，它们的寿命也就相同。

样品电导率的增加与少子浓度的关系为n q p q n p ∆+∆=∆μμσ当去掉光照，少子密度将按指数衰减，即τ
t
e
p -∝∆，因此导致电导率为τ
σt
e
-
∝∆。

高频源提供的高频电流流经被测样品，当红外光源的脉冲光照射样品时，单晶体内产生的非平衡光生载流子使样品产生附加光电导，从而导致样品电阻减小。

由于高频源为恒压输出，因此流经样品的高频电流幅值增加∆I ，光照消失后，∆I 逐渐衰减，其衰减速度取决于光生载流子在晶体内存在的平均时间，即寿命。

在小注入条件下，当光照区复合为主要因素时，∆I 将按指数规律衰减，此时取样器上产生的电压变化∆V 也按同样的规律变化，即
τt
e V V -
∆=∆0
图2指数衰减曲线
一，Si.
t
∆V
∆V 0
∆V 0/e
τ
∆V~t 曲线:
（一）
（二）
（三）
计算少子寿命：
电压满足τ
t
e
V V -∆=∆0，在测量数据中，由于时间原点的不同选择，t 的绝对值不同，
但是相对值相同。

任选两个点（t 1,∆t 1）,（t 2,∆t 2），有∆t 1=∆t 0t −t 1
+∆t
t
，∆t 2=
∆t0t−t2+∆t
t，两式相除，得τ=t2−t1
tt t1
t2。

对第一组数据，取（4.26E-5s，0.298V），（8.06E-5s,0.094V）。

利用上述公式得τ=32.9μs。

对第二组数据，取（4.44E-5s，0.622V），（7.44E-5s，0.222V）。

得τ=29.1μs。

对第三组数据，取（5.02E-5s，0.738V），（7.44E-5s，0.294V）。

得τ=26.3μs。

平均寿命为τ=29.4μs。

二，∆V~t曲线：
（一）
（二）
（三）
少子寿命：
三组数据分别得寿命为354.5μs，377.6μs，380.0μs。

平均寿命为370.7μs。

思考题：
1，简述少子寿命概念
答，少子寿命指少子的平均生存时间，寿命标志少子浓度减少到原值的1/e所经历的时间。

2，当样品含有重金属且存在缺陷时，它们对寿命有影响吗？
答，当样品含有重金属且存在缺陷时，会产生杂质能级，成为少子的复合中心，从而寿命降低。

3，什么是小注入的条件？
答：小注入就是注入的非平衡少数载流子浓度远小于原来的平衡多数载流子浓度（～掺杂浓度）的状态。

4，是否可选择可见光做光源？
答：当用可见光照射样品时，单晶体内无法产生非平衡光生载流子使样品产生附加光电导。

因此不可以。

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