書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：通過光學(xué)顯微鏡測量確定半導(dǎo)體擴散系數(shù)

編號：JFSJ-21-086

作者：炬豐科技

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摘要：

能量載體擴散長度和壽命遷移率積是用于設(shè)計光伏、顯示技術(shù)、晶體管、光學(xué)傳感器和光源的半導(dǎo)體材料的關(guān)鍵特性。 確定這些值對于高效光電的制造和開發(fā)至關(guān)重要設(shè)備。例如，載流子擴散長度對于確定叉指背接觸 (IBC) 器件架構(gòu)中的層和電極間距很重要，目標(biāo)有源層厚度以在不犧牲光生電荷收集效率的情況下最大化吸收，和體異質(zhì)結(jié)施主/受主界面處有效激子解離的比率。作為評估光電參數(shù)，現(xiàn)在有幾種方法能夠確定擴散長度。

最近，顯微鏡的出現(xiàn)允許局部測定擴散速率和長度，其中樣品內(nèi)的能量紊亂（如晶界）和其他形態(tài)特征會影響局部能量傳輸。 使用光學(xué)和電子顯微鏡在半導(dǎo)體研究中取得了令人振奮的突破。瞬態(tài)吸收、反射和熒光顯微鏡揭示了鈣鈦礦薄膜中熱載流子在短時間尺度上的彈道傳輸。受激發(fā)射耗盡 (STED) 顯微鏡已顯示在共軛聚合物中其天然納米長度尺度上的激子遷移。高級諸如四維電子顯微鏡之類的設(shè)置，其中光脈沖可以為電子探針創(chuàng)建飛秒動力學(xué)，進步。

特別是，大多數(shù)光學(xué)測量依賴于擴展能量的成像聚焦（即衍射受限）激發(fā)點下的載流子分布，并在一系列時間延遲內(nèi)監(jiān)測擴展。然后使用動力學(xué)模型來擬合擴散常數(shù)，并且可以考慮擴散張量以及光激發(fā)載流子復(fù)合動力學(xué)。這通常需要建立一個三維偏微分方程 (PDE) 并通過有限元分析對不同時間步長的激發(fā)態(tài)密度進行數(shù)值求解。由于這種方法的復(fù)雜性，已經(jīng)開發(fā)了幾種近似方法來簡化分析并降低計算成本。

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