目的
碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）和铝镓氮（AlGaN）属于宽带隙半导体，主要应用于电力电子、光电器件以及高电子迁移率晶体管（HEMT）等 （高电子迁移率晶体管）。在生产场景以及研发阶段，对宽禁带半导体和异质结构进行非接触式光电子特性表征往往具有挑战性。
解决方案
采用直流（开尔文探针模式，测试接触电势差变化 DCPD）与交流（调制）模式的表面光电压（SPV）光谱技术，可获取与电子跃迁、载流子动力学相关的优势定向电荷分离信息 [1]。配合电荷放大器，可使用同一电极完成直流与交流模式的 SPV 测试。
应用示例
图 1 为蓝宝石衬底晶圆上生长的氮化镓、Al₀.₂₅Ga₀.₇₅N/GaN 异质结、4H-SiC/GaN 异质结的 DCPD 光谱，可清晰区分电荷分离方向、带隙跃迁能级以及缺陷跃迁信号。调制 SPV 测试还可识别慢弛豫过程的特征信号（图 2）。
参考文献
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, “Surface photovoltage analysis of photoactive materials”, World Scientific, 2020.
[2] Th. Dittrich, S. Fengler, N. Nickel, “Surface photovoltage spectroscopy over wide time domains for semiconductors with ultrawide bandgap: example of gallium oxide”, Phys. Stat. Sol. A 11 (2021) 2100176.
图 1： 蓝宝石衬底上生长的氮化镓（蓝色曲线）、Al₀.₂₆Ga₀.₇₄N/GaN 异质结（绿色曲线）、4H-SiC/GaN 异质结（红色曲线）外延层的接触电势差变化（DCPD）光谱
图 2： （a）氮化镓、（b）4H-SiC/GaN 异质结、（c）Al₀.₂₆Ga₀.₇₄N/GaN 异质结的同相与 90° 移相调制 SPV 光谱
相关解决方案与行业: 外延层及薄膜材料
