[发明专利]一种对低维半导体载流子漂移过程直接成像的方法

权利要求书

1.一种对低维半导体载流子漂移过程直接成像的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、选取载流子传输层，所述载流子传输层的导带底高于待测样品的导带底；空穴传输层的价带顶低于待测样品的导带顶；或者，所述载流子传输层的导带底低于待测样品的导带底；电子传输层的价带顶高于待测样品的导带顶；所述载流子传输层与待测样品形成二型半导体结构，使得待测样品中只存在单一种类的载流子，即仅存在电子或空穴；

步骤二、对步骤一得到的待测样品放置于三维位移台上，并施加均匀的外部电场；

步骤三、使用瞬态吸收探测系统对异质结区域进行扫描探测，得到不同时间延迟下光生载流子空间分布情况；

判断随时间延迟增加载流子漂移过程的均匀性，然后使用不同的高斯曲线拟合模型进行拟合；

判断随时间延迟增加载流子漂移过程的均匀性的方法为：判断在不同时间延迟下，光生载流子密度分布，即信号分布是否在扫描平面内满足二维高斯分布，满足即漂移过程均匀，不满足即漂移过程不均匀；

拟合计算获得在外部电场作用下的平均漂移速度，进而计算单一种类电子或空穴载流子的迁移率。

2.如权利要求1所述的对低维半导体载流子漂移过程直接成像的方法，其特征在于：当光生载流子漂移过程均匀时，使用公式：进行拟合，式中t₂为时间延迟，(x_t2,y_t2)即为t₂时刻高斯峰的坐标值，n(x,y,t₂)表示载流子密度随坐标和时间的函数，N₂为拟合系数，和分别表示在x和y方向上的高斯曲线方差；通过获取不同时间延迟下的拟合结果中心坐标(x_t2,y_t2)拟合计算载流子迁移率。

3.如权利要求1所述的对低维半导体载流子漂移过程直接成像的方法，其特征在于：当光生载流子漂移过程非均匀时，在沿电场方向上选取数据点若干，使用公式：进行拟合，式中t₁为时间延迟，x_t1即为t₁时刻高斯峰的坐标值，n(x,t₁)表示载流子密度随坐标和时间的函数，N₁为拟合系数，表示在x方向上的高斯曲线方差；通过获取不同时间延迟下的拟合结果中心坐标x_t，拟合计算得到数据线上的载流子平均漂移速度，后选取若干条数据线取平均，得到载流子的平均迁移速率，后拟合得到所测载流子的迁移率。

4.如权利要求1所述的对低维半导体载流子漂移过程直接成像的方法，其特征在：利用高重频调制的激发光与锁相放大器，提高系统的测试信噪比。

5.如权利要求1所述的对低维半导体载流子漂移过程直接成像的方法，其特征在于：所述瞬态吸收探测包括：飞秒激光光源1通过分束镜2的作用以及光学参量放大器3得到两束波长不同的激发光与探测光，探测光通过时间延迟平台7调整探测时间延迟，并通过振镜10在样品表面进行扫描，激发光通过声光调制器高频开关5进行高频调制，后通过合束镜12与探测光合束，最终利用雪崩二极管20进行信号的采集与测量。

6.如权利要求1所述的对低维半导体载流子漂移过程直接成像的方法，其特征在：探测光的波长应与对应载流子从基态跃迁至所测激发态所需能量共振。