半导体宽禁带材料(SiC、GaN、Ga2O3)缺陷研究:DLTS提供了哪些独特视角?

 

随着半导体技术的不断进步,宽禁带半导体材料(SiC、GaN、Ga₂O₃)因其卓越的高压、高频、高温性能,成为功率电子和射频器件的关键材料。然而,这些材料中的深能级缺陷(Deep-Level Defects)对器件性能的影响至关重要,包括增加漏电流、降低载流子寿命、引起可靠性下降等。因此,精准识别和量化这些深能级缺陷成为半导体材料研究的核心任务。

 

DLTS:揭示宽禁带材料缺陷的核心技术

深能级瞬态谱(Deep-Level Transient Spectroscopy, DLTS)是研究半导体缺陷能级的关键技术。DLTS通过监测载流子俘获和发射过程中的电容、电流或光学响应随温度的变化,解析深能级缺陷的能级分布、俘获截面和浓度等参数。

 

LT-8000:DLTS分析的全新突破

索相科技LT-8000深能级瞬态谱仪,基于瑞士苏黎世仪器公司(Zurich Instruments)MFIA阻抗分析仪开发,集成多种缺陷分析技术,专为宽禁带半导体材料的缺陷研究而设计。其主要特点包括:

多种缺陷分析测试方法:DLTS、驱动电平电容分析(DLCP)、等温电容瞬变谱(ICTS)、热导纳光谱(TAS)等。

多种DLTS测试方式和数学分析模型:C-DLTS、I-DLTS、O-DLTS、D-DLTS、L-DLTS、DLTFS等,满足不同研究需求。

先进的tDOS计算:通过TAS和DLCP测试可精准计算陷阱态密度(tDOS)。

多参数扫描功能:支持C-V、I-V、C-f、C-t、I-t等测量,可自动计算内建电动势(Vbi)、净掺杂浓度(Ns)等关键参数。

宽温度范围测试:温度范围覆盖4K~800K,精度高达±100mK,可适配恒温器(cryostat)和探针台(probe station)。

智能化数据分析:标配Semi-Insight Studio软件,提供直观的用户界面,实现全自动化测试。

 

DLTS在SiC、GaN、Ga₂O₃缺陷研究中的应用案例

 

1. SiC器件中的碳空位(VC)和深能级陷阱

SiC材料中的碳空位(VC)是影响器件稳定性的关键缺陷。LT-8000可通过C-DLTS技术检测这些缺陷的能级分布和俘获截面,帮助优化SiC功率器件的外延生长工艺和制造流程。结合DLCP分析,LT-8000还能进一步表征SiC材料的净掺杂浓度及分布,提高器件设计的可靠性。

 

2. GaN中的黄带发光(YB)缺陷

GaN材料中常见的黄带发光(YB)现象由本征深能级缺陷引起,影响光电器件的发光效率。LT-8000支持I-DLTS技术,可精准区分载流子复合路径,揭示YB相关的深能级陷阱。结合TAS测试,还能分析光致载流子俘获和释放行为,为提高GaN LED和HEMT器件性能提供数据支撑。

 

3. Ga₂O₃的氧空位和电子俘获态

Ga₂O₃材料因其极宽的带隙(~4.8eV),深能级缺陷影响尤为显著。O-DLTS结合TAS分析,可揭示氧空位对电子输运特性的影响。LT-8000的L-DLTS功能还可进一步提高缺陷能级的分辨率,帮助研究人员精准锁定影响Ga₂O₃器件可靠性的关键缺陷。

 

LT-8000在实验室和工业应用中的优势

LT-8000不仅适用于高校和科研机构的基础研究,也广泛适用于半导体企业的质量控制和工艺优化。

实验室研究:提供高精度的缺陷分析,帮助科研人员深入理解宽禁带半导体材料的物理机制。

工业应用:支持快速缺陷筛查,提高SiC、GaN和Ga₂O₃器件的良率和可靠性,优化制造工艺。

自动化测试:Semi-Insight Studio软件支持批量样品测试,提高实验效率。

 

结语

DLTS技术在宽禁带半导体缺陷研究中的应用日益深入,而索相科技LT-8000凭借其多功能集成、广泛的温度覆盖范围和先进的数据分析能力,为研究人员提供了高效、精准的深能级缺陷表征解决方案。无论是学术研究还是产业应用,LT-8000都将成为半导体材料表征领域的强大工具。

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