6H-SiC载流子双极输运动力学的瞬态光栅实验研究

摘要

载流子双极扩散系数、迁移率和非平衡载流子寿命是衡量半导体材料性能优劣至关重要的物理量，对不同温度和不同激发强度下半导体材料双极扩散系数、迁移率和非平衡载流子寿命的测量及分析对半导体材料的生长制备及其应用具有重要意义。我们的实验方法采用光致瞬态光栅技术。瞬态光栅技术是一种全光、非接触、非破坏的实验手段，将待测样品放在两束相干光的干涉区域，会在样品上形成瞬态光栅，探测光在相干区域被瞬态光栅衍射，通过对探测光衍射信号的分析，得到与样品中非平衡载流子扩散和复合过程相关的物理量。
　　本文首先对半导体材料中瞬态光栅形成的机制进行理论分析，得到非平衡载流子扩散、复合与光栅衰减率的关系；分别详细介绍了常规和外差式瞬态光栅实验系统的搭建；实现外差检测技术在载流子弛豫动力学过程的应用，提高了检测效率和信噪比。
　　进而，用已经搭建完成的两种瞬态光栅实验系统分别对6H-SiC样品进行实验研究，测得几个不同光栅周期下的衍射信号，得到不同光栅周期下的自由载流子光栅衰减率，通过光栅衰减率与瞬态光栅光栅周期的关系得到6H-SiC的载流子双极扩散系数、迁移率和非平衡载流子寿命。
　　最后，探究了6H-SiC载流子双极扩散系数、迁移率和非平衡载流子寿命随温度和激发强度的变化情况。发现温度在24℃到200℃范围内，激发光强度在1.6mW~2.8mW范围内，双极扩散系数与激发光功率密度成正比，非平衡载流子寿命随激发强度增大而减小，随温度升高而增大。

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第1章绪论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 瞬态光栅技术用于研究半导体双极输运过程的进展

1.3 SiC应用研究现状

1.4 课题的研究目的和意义

1.5 课题的主要研究内容

第2章 瞬态光栅技术中理论分析

2.1瞬态光栅的产生

2.2信号的探测

2.3光栅的衰减

2.4本章小结

第3章 6H-SiC的瞬态光栅实验研究

3.1 6H-SiC的常规瞬态光栅实验研究

3.2 6H-SiC的外差式瞬态光栅实验研究

3.3本章小结

第4章 变激发强度和变温下6H-SiC的双极输运过程研究

4.1不同激发强度下6H-SiC的双极输运过程研究

4.2不同温度下6H-SiC的双极输运过程研究

4.3本章小结

结论

课题展望

参考文献

声明

致谢