[发明专利]半导体材料/器件的锁相载流子辐射测试系统与方法

说明书

本发明公开了一种半导体材料/器件的锁相载流子辐射测试系统与方法。所述的测试系统部分包括计算机、函数发生器、锁相放大器、激光器、探测器和三维移动样品台等，计算机一方面控制函数发生器使激光器对半导体样品施加光激励或使函数发生器对半导体样品施加电激励，以探测器采集测样产生的光致/电致载流子辐射信号，以锁相放大器对光致/电致载流子辐射信号进行锁相处理并传输至计算机，计算机对经锁相处理后的载流子辐射信号进行数据处理分析，从而实现对半导体样品的光致/电致载流子辐射测试。本发明采用激光激励/电激励激发样品中的载流子辐射信号，结合锁相处理实现测样载流子辐射信号的测试，具有高信噪比、快速高效、无损检测的优点。

技术领域

本发明特别涉及一种半导体材料/器件的锁相载流子辐射测试系统与方法，属于半导体测试技术领域。

背景技术

目前，半导体材料及其光伏/光电器件及模组的无损测试的方法技术主要是光致发光、电致发光等，光致发光检测技术需要在暗室下进行，测试环境要求较高；且受背景噪声、激光器均匀性影响比较严重，所以信噪比比较低；普通模式的光致发光检测无法对测试材料载流子的输运参数进行解析。电致发光对于半导体材料自身以及非完整器件的半导体器件则无法进行检测。这些已有的常规检测方法技术对于新兴的半导体材料和半导体光伏/光电器件及模组的无损测试存在不足和局限，它们难以满足更高精度检测和更综合的研究及产业化要求。

发明内容

本发明的一个目的是克服和解决已有或传统的半导体材料及光伏器件的检测方法的局限性；另一个目的是在于提供一种用于半导体材料和半导体光伏/光电器件及模组的锁相光致/电致载流子辐射测试技术及其综合测试系统。

本发明提供的半导体材料/器件的锁相载流子辐射测试系统与方法，具有高信噪比、无损测试、高效快速、适用于大面积在线检测的优点；可以获取半导体材料相关的载流子输运参数和电学特性及其空间分布；可以评估半导体光伏器件及模组的主要光伏参数性能。更重要的是，本发明提出的一种集成了锁相光致载流子辐射测试和锁相电致载流子辐射测试的综合测试技术及其综合测试系统，尤其针对和应用于新兴的半导体材料和半导体光伏/光电器件及模组的大面积、无损检测。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明一方面提供了一种半导体材料/器件的锁相载流子辐射测试系统，包括：

激光器；用于提供调制激光信号，并以调制激光信号对待测半导体样品施加光激励，以使待测半导体样品产生光致载流子辐射信号；

函数发生器，与激光器、半导体样品电连接，用于对激光器进行调制处理而使激光器输出调制激光信号；或者，对半导体样品施加调制电信号；

探测器，用于采集半导体样品在调制激光信号的激励下产生的光致载流子辐射信号，或者，在调制电信号的激励下产生的电致载流子辐射信号；

锁相放大器，用于对所述光致载流子辐射信号或电致载流子辐射信号进行锁相处理；

计算机，用于控制函数发生器、锁相放大器的工作状态，以及对经锁相处理后的载流子辐射信号进行处理分析；

所述的计算机与函数发生器、锁相放大器电连接，所述的函数发生器还与激光器电连接，所述的锁相放大器还与探测器电连接，其中，所述的计算机与函数发生器、激光器、探测器、锁相放大器配合形成锁相光致载流子辐射测试单元，所述的计算机与函数发生器、探测器、锁相放大器配合形成锁相电致载流子辐射测试单元，所述半导体样品包括半导体材料、半导体光伏器件、半导体光电器件及其模组中的至少一者。

进一步的，所述激光器产生的调制激光信号的光子能量大于半导体样品的能带禁带宽度Eg，即所述激光器产生的调制激光信号的波长为λ满足：1240/λ＞Eg，所述调制激光信号的波长通常位于紫外-可见光波段。

进一步的，所述的激光器的出光口处还设置有中性密度滤光片，用于调节激光光束的光功率密度。