对于带隙中间由杂质(深能级“陷阱”)产生的能级,捕获电子和空穴的概率相似,因此中间带隙的陷阱充当复合中心。但对于靠近能带边缘附近的能级,捕获一个载流子的概率比另一个相应的载流子要高得多。例如,在下面的动画中,捕获电子的概率比捕获空穴的概率高得多。电子往往会被捕获,但不会复合,因此浅陷阱不会缩短少数载流子的寿命。然而,浅能级陷阱确实会给寿命测量带来严重问题。
动画显示捕获对寿命测量的影响
被捕获的载流子与另一个与其极性相反的移动载流子关联,以保持电荷中性。在动画中,被捕获的电子具有与其相关的移动空穴,从而增加了硅片的电导率。由于 QSS 测量使用稳态条件下的载流子浓度作为载流子寿命的度量,因此额外的载流子会与高寿命材料混淆。浅陷阱的数量通常相当低,但陷阱首先被填充,因此在非常低的注入水平下,陷阱在 QSS 测量中占主导地位,需要进行校正。随着光生载流子数量增加,被捕获的载流子所占的百分比仅占总数的很小一部分,因此陷阱的作用也很小。由于俘获载流子的数量随着注入水平大致恒定,因此可以对陷阱进行校正。
对于瞬态测量,载流子从陷阱中缓慢释放会导致问题。
校正陷阱的影响
陷阱的存在会在低注入水平下导致虚假的长寿命。使用偏置光使陷阱饱和,从而能够测量寿命。在 QSS 测量中,偏置光可以是外部红外光源 (参考),也可以是用于寿命测量1的同一光源的一部分。将偏置光的水平调整为刚好使陷阱 2饱和。
- 1. , “Contactless determination of current–voltage characteristics and minority-carrier lifetimes in semiconductors from quasi-steady-state photoconductance data”, Applied Physics Letters, vol. 69, pp. 2510-2512, 1996.
- 2. , “On the use of a bias-light correction for trapping effects in photoconductance-based lifetime measurements of silicon”, Journal of Applied Physics, vol. 89, pp. 2772-2778, 2001.