摘要：少數(shù)載流子壽命是衡量半導體材料性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，文中介紹了光電導衰退法少數(shù)載流子壽命測試系統(tǒng)。闡述了光電導衰退法測試原理，分析了測試系統(tǒng)構(gòu)成，以及光脈沖下降沿時間、微弱信號放大處理、前放帶寬、精密定位等關(guān)鍵技術(shù)，其主要性能指標是：少數(shù)載流子壽命測試范圍：10*-7~6*10-6；可測樣品尺寸：小于20mm；單色光光點大?。害?.3mm；測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定度優(yōu)于10%。
關(guān)鍵詞： 少數(shù)載流子壽命； 光電導衰退法； 測試系統(tǒng) 引言
衡量紅外探測器性能的主要技術(shù)指標是探測率和響應率，而該指標與制作紅外探測器的各種半導體材料（碲鎘汞、銻化銦、硅等）的少數(shù)載流子壽命有著密切的關(guān)系。通過研究少數(shù)載流子壽命，了解其壽命的復合機構(gòu)，更好地掌握材料性能，可有效地進行晶片篩選，提高器件成品率和性能。少數(shù)載流子壽命的測試方法有多種，但對于工藝線上的在線測試而言，要求簡潔方便且為非破壞性測試。文中采用光電導衰退法（PCD）測量半導體材料的少數(shù)載流子壽命及其空間分布直觀、準確、可靠。該系統(tǒng)采用雙光路折反射設(shè)計，適用窗口封裝于底面和側(cè)面杜瓦瓶樣品的測試。操作軟件以Windows98,為平臺，可自動或半自動測試，其步進精度高，壽命測試范圍寬。 測試原理
少數(shù)載流子壽命（體）定義為在一均勻半導體中少數(shù)載流子在產(chǎn)生和復合之間的平均時間間隔。在一定溫度條件下，處于熱平衡狀態(tài)的半導體，載流子濃度是一定的，當用某波長的光照射半導體材料，如果光子的能量大于禁帶寬度，位于價帶的電子受激發(fā)躍遷到導帶，產(chǎn)生電子’空穴對，形成非平衡載流子⊿n⊿p，對于n型材料非平衡電子稱為非平衡多數(shù)載流子，非平衡空穴稱為非平衡少數(shù)載流子，對-型材料則相反。用光照使半導體內(nèi)部產(chǎn)生非平衡載流子的方法稱為非平衡載流子的光注入。光注入時，半導體電導率的變化為：
⊿σ=⊿nqμn+⊿pqμp(1)
假設(shè)符合下列條件：
（1） 樣品所加的電場很小，以至少數(shù)載流子的漂移導電電流可忽略；
（2） 樣品是均勻的，即p0或n0在樣品各處是相同的；
（3） 在樣品中沒有陷阱存在（即符合⊿n=⊿p）；
（4） 表面復合可以忽略不計；
（5） 小注入條件。
公式（2）可簡化為：
⊿σ=⊿pq(μn+μp) (2)
如果在t=0 時，光照突然停止，光生載流子由于復合效應，其濃度隨時間減小至平衡態(tài)。載流子濃度變化率用下式表示：
式中τp—少數(shù)載流子空穴復合壽命，在t=0時，⊿p(t)=(⊿p)\-o，這就是說非平衡載流子濃度隨時間的變化按指數(shù)規(guī)律衰減，若t=τp，則⊿p(t)=(⊿p)o/e求出非平衡載流子濃度減少到原值的1/e的時間就可得到少數(shù)載流子壽命。將公式（3）公式（2)得：
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