Ziel
Ga₂O₃ ist ein Halbleiter mit extrem großer Bandlücke und großem Anwendungspotenzial. Die berührungslose Charakterisierung defektbedingter Übergänge mit hoher Empfindlichkeit stellt nach wie vor eine Herausforderung dar.
Lösung
Die berührungslose Oberflächen-Photospannungsspektroskopie (SPV) im Gleichstrom- (Kelvin-Sonde, direkte Messung der Kontaktpotentialdifferenz, DCPD) und im Wechselstrommodus (moduliertes Regime) liefert Informationen über Übergangsenergien und die Richtung der Ladungstrennung in einem breiten Spektralbereich vom nahen Infrarot (< 0,5 eV) bis zum tiefen Ultraviolett (> 6 eV) bei hoher Empfindlichkeit. Darüber hinaus kann dieselbe perforierte Elektrode mit einem Ladungsverstärker für Messungen im Gleichstrom- und Wechselstrommodus verwendet werden (Abbildung 1).
Anwendungsbeispiel
Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für die Messung eines (negativen) DCPD-Spektrums und des Spektrums der modulierten SPV-Amplitude (in logarithmischer Skala) an derselben Stelle eines b-Ga₂O₃-Kristalls. Übergänge an der Bandlücke von b-Ga₂O₃ bei 4,8 eV und Defektübergänge bei 1,6, 2,3, 3,2, 4,0, 4,4 und 4,6 eV sind gut zu unterscheiden, während die Empfindlichkeiten für Messungen im Gleichstrom- und Wechselstrommodus für verschiedene Übergänge recht unterschiedlich sein können.
Referenzen
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, N. Nickel, „Oberflächen-Photospannungsspektroskopie über weite Zeitbereiche für Halbleiter mit extrem großer Bandlücke: Beispiel Galliumoxid“, Phys. Stat. Sol. A 11 (2021) 2100176.
![Fig. 1: Scheme for the measurement in dc and ac modes with the same electrode and a charge amplifier [1].](/fileadmin/_processed_/6/b/csm_characterization_of_ga2O3_01_b03995671e.png)
Fig. 1: Scheme for the measurement in dc and ac modes with the same electrode and a charge amplifier [1].
Fig. 2: Spectra of DCPD (blue) and spectrum of the modulated SPV amplitude (red) of a b-Ga2O3 crystal. Onsets at major defect transitions and at the band gap.
Verknüpfte Branchen und Applikationen: Epitaxieschichten und dünne Filme
