半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)課件

半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)

李梅重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)半導(dǎo)體的檢測(cè)與分析是一個(gè)介于基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究之間的涉及內(nèi)容很廣而又不斷蓬勃發(fā)展的領(lǐng)域。目前對(duì)光電子材料進(jìn)行物理和化學(xué)研究的方法很多，有透射電鏡、光熒光、拉曼光譜、背散射、二次電子譜、俄歇、電化學(xué)C-V和X射線(xiàn)雙晶衍射等。本課程主要是根據(jù)我們實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，重點(diǎn)介紹X射線(xiàn)雙晶衍射技術(shù)、光致發(fā)光分析方法、電化學(xué)CV分布測(cè)量技術(shù)、霍爾效應(yīng)測(cè)量等方法的基本原理及其在半導(dǎo)體中的應(yīng)用。半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件目錄

X射線(xiàn)雙晶衍射技術(shù)

光致發(fā)光分析方法霍爾效應(yīng)測(cè)量原理電化學(xué)C-V分布測(cè)量技術(shù)掃描電子顯微鏡的原理及應(yīng)用目錄X射線(xiàn)雙晶衍射技術(shù)第一章X射線(xiàn)雙晶衍射技術(shù)X射線(xiàn)是1895年11月8日由德國(guó)物理學(xué)家倫琴（W.C.Rontgen）在研究真空管高壓放電現(xiàn)象時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)的。由于當(dāng)時(shí)對(duì)這種射線(xiàn)的本質(zhì)和特性尚無(wú)了解，故取名為X射線(xiàn)，后人也叫倫琴射線(xiàn)。從1895到1897年間，他搞清楚了X射線(xiàn)的產(chǎn)生、傳播、穿透力等大部分特性。倫琴的這一偉大發(fā)現(xiàn)使得他于1901年成為世界上第一位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者。X射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)近半年就被醫(yī)務(wù)界用來(lái)進(jìn)行骨折診斷和定位了，隨后又用于檢查鑄件中的缺陷等。

第一章X射線(xiàn)雙晶衍射技術(shù)X射線(xiàn)是189優(yōu)點(diǎn)對(duì)于研究材料的結(jié)晶完整性、均勻性、層厚、組分、應(yīng)變、缺陷和界面等重要信息，X射線(xiàn)雙晶衍射方法具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先它是非破壞性的，其次是精度高，方法簡(jiǎn)便。它不僅為材料生長(zhǎng)工藝提供準(zhǔn)確的參數(shù)，用來(lái)指導(dǎo)生長(zhǎng)工藝，同時(shí)也為器件研究和物理研究提供了可靠的基礎(chǔ)。這里主要介紹X射線(xiàn)雙晶衍射方法在光電子材料中的應(yīng)用，其中包括異質(zhì)外延晶格失配、單量子阱和超晶格結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定和測(cè)量等。

優(yōu)點(diǎn)對(duì)于研究材料的結(jié)晶完整性、均勻性、層厚、組第一節(jié)X射線(xiàn)的性質(zhì)及產(chǎn)生一、X射線(xiàn)的性質(zhì)X射線(xiàn)在本質(zhì)上與可見(jiàn)光相同，都是一種電磁波，但它的波長(zhǎng)要短的多。通常，X射線(xiàn)的波長(zhǎng)范圍約為0.01?到100?，介于γ射線(xiàn)和紫外線(xiàn)之間。在研究晶體結(jié)構(gòu)時(shí)常用的X射線(xiàn)波長(zhǎng)約在2.5?--0.5?之間。因?yàn)閄射線(xiàn)的波長(zhǎng)很短、能量很高，所以有很強(qiáng)的穿透物體的能力。一般稱(chēng)波長(zhǎng)短的X射線(xiàn)為硬X射線(xiàn)，反之稱(chēng)為軟X射線(xiàn)，以此來(lái)表示它們的穿透能力。

第一節(jié)X射線(xiàn)的性質(zhì)及產(chǎn)生一、X射線(xiàn)的性質(zhì)二、

X射線(xiàn)的產(chǎn)生X射線(xiàn)是由高速運(yùn)動(dòng)著的帶電粒子與某種物質(zhì)撞擊后突然減速，且與該物質(zhì)中的內(nèi)層電子相互作用而產(chǎn)生的。

X射線(xiàn)產(chǎn)生要有幾個(gè)基本條件：（1）產(chǎn)生自由電子；（2）是電子作定向高速運(yùn)動(dòng)；（3）在電子運(yùn)動(dòng)的路徑上設(shè)置使其突然減速的障礙物。所以X射線(xiàn)發(fā)生器的構(gòu)造原理如圖所示：

二、

X射線(xiàn)的產(chǎn)生X射線(xiàn)是由高速運(yùn)動(dòng)半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件1、陰極，陰極系燈絲，陰極的功能是發(fā)射電子。2、陽(yáng)極，陽(yáng)極又稱(chēng)之為靶（target）。是使電子突然減速并發(fā)射X射線(xiàn)的地方。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)的電子與陽(yáng)極相碰時(shí)，便驟然停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí)電子的能量大部分變?yōu)闊崮埽徊糠肿兂蒟射線(xiàn)光能，由靶面射出。3、窗口，窗口是X射線(xiàn)射出的通道。窗口材料要求既要有足夠的強(qiáng)度以維持館內(nèi)的高真空，又要對(duì)X射線(xiàn)的吸收較小，較好的材料是金屬鈹。半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件三、X射線(xiàn)譜

三、X射線(xiàn)譜當(dāng)高速的陰極電子流轟擊陽(yáng)極時(shí)，便將陽(yáng)極物質(zhì)原子深層的某些電子擊出而轉(zhuǎn)移到外部殼層，這時(shí)原子就處于不穩(wěn)定狀態(tài)。這樣，外層的電子立即又會(huì)躍遷到內(nèi)部填補(bǔ)空位，使原子的總能量降低，而多余的能量就以一定波長(zhǎng)的X射線(xiàn)發(fā)射出去，形成了特征X射線(xiàn)。圖8-4示出了產(chǎn)生特征X射線(xiàn)的示意圖。由圖可以看出，把K層電子躍遷到外層時(shí)的激發(fā)稱(chēng)為K系激發(fā)，把電子由原子外層躍遷回此時(shí)空的K殼層產(chǎn)生的X射稱(chēng)為K系輻射。把K系輻射中電子由L殼層轉(zhuǎn)移到K殼層的輻射稱(chēng)為Kα輻射；當(dāng)高速的陰極電子流轟擊陽(yáng)極時(shí)，便將陽(yáng)極物質(zhì)原子深層的由M殼層轉(zhuǎn)移到K殼層的輻射稱(chēng)為Kβ輻射。由于M殼層的能量較L殼層高，產(chǎn)生Kβ是原子能量降低很多，所以Kβ輻射的波長(zhǎng)比Kα短。但是電子由M殼層躍遷到K殼層的幾率小，因此Kβ線(xiàn)的強(qiáng)度比線(xiàn)的小。在晶體結(jié)構(gòu)分析中常用K系X射線(xiàn)。K線(xiàn)可分為波長(zhǎng)比較接近的Kα1和Kα2線(xiàn)，它們系由能級(jí)的精細(xì)結(jié)構(gòu)形成。一般來(lái)說(shuō)，Kα1、Kα2和Kβ輻射的強(qiáng)度比接近于1：0.5:0.2。由于在X射線(xiàn)雙晶衍射方法的實(shí)驗(yàn)中采用單色X光，故需用Ge單色器（第一晶體）把Kα2和Kβ射線(xiàn)濾掉。Cu靶的Kα1特征X射線(xiàn)波長(zhǎng)為0.15405nm。

由M殼層轉(zhuǎn)移到K殼層的輻射稱(chēng)為Kβ輻射。由于M殼層的能量較L第二節(jié)

晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)一、空間點(diǎn)陣第二節(jié)晶體幾何學(xué)基礎(chǔ)一、空間點(diǎn)陣二、晶系

二、晶系半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件三、常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)三、常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu)四、晶面與晶向

晶面族，用大括號(hào){hkl}來(lái)表示

四、晶面與晶向

晶面族，用大括號(hào){hkl}來(lái)表示半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件泛指晶向，用方括號(hào)[uvw]來(lái)表示;有對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)的等同晶向用<uvw>表示。如<111>?泛指晶向，用方括號(hào)[uvw]來(lái)表示;有對(duì)稱(chēng)關(guān)聯(lián)的等同晶向用<六方晶系的晶面和晶向指數(shù)

六方晶系的晶面和晶向指數(shù)五、晶面間距五、晶面間距半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件第三節(jié)X射線(xiàn)雙晶衍射基本理論X射線(xiàn)照射到晶體上產(chǎn)生的衍射花樣，除于X射線(xiàn)有關(guān)系外，主要受晶體結(jié)構(gòu)的影響。晶體結(jié)構(gòu)與衍射花樣之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)衍射花樣的分析，就能測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)與研究有關(guān)的一系列問(wèn)題。X射線(xiàn)衍射理論能將晶體結(jié)構(gòu)與衍射花樣有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，它包括衍射線(xiàn)束的方向、強(qiáng)度和形狀。衍射線(xiàn)束的方向由晶胞中的位置和種類(lèi)決定，而衍射線(xiàn)束的形狀大小與晶體的大小相關(guān)。

第三節(jié)X射線(xiàn)雙晶衍射基本理論X射線(xiàn)照射到晶體上產(chǎn)生的衍射花布拉格定理

布拉格定理第四節(jié)X射線(xiàn)雙晶衍射實(shí)驗(yàn)方法

X射線(xiàn)雙晶衍射儀簡(jiǎn)介

第四節(jié)X射線(xiàn)雙晶衍射實(shí)驗(yàn)方法X射線(xiàn)雙晶衍射儀簡(jiǎn)介Ｘ射線(xiàn)雙晶衍射實(shí)驗(yàn)是在日本理學(xué)公司生產(chǎn)的D/Max-2400型Ｘ射線(xiàn)雙晶衍射儀上進(jìn)行的，Ｘ射線(xiàn)源是Cu靶，Ｘ射線(xiàn)波長(zhǎng)

＝0.15405nm,最大輸出功率12KW,第一晶體Ge單晶表面為(400)。為了能夠清楚地觀(guān)察到外延峰中的干涉條紋，在收集衍射數(shù)據(jù)時(shí)，必須減少第一晶體與樣品之間的狹縫尺寸，使入射到樣品上的光斑盡量減小，增加Ｘ射線(xiàn)平行性，減少由于樣品彎曲及Ｘ射線(xiàn)散射對(duì)干涉現(xiàn)象的影響，第一晶體與樣品之間選用0.05mm的狹縫。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算由HP工作站自動(dòng)進(jìn)行。

Ｘ射線(xiàn)雙晶衍射實(shí)驗(yàn)是在日本理學(xué)公司生產(chǎn)的D/Max-2400半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件XRDresultsSampleNo.FWHM(002)(arcmin.)FWHM(102)(arcmin.)OnporousSi13.419.4OnbulkSi10.632.3XRDresultsSampleNo.FWHM(00XRDresultofGaNonorderedporousSiXRDresultofGaNonorderedpXRDresultofGaNonbulkSiXRDresultofGaNonbulkSi第二章

光熒光分析方法

半導(dǎo)體中，熒光是由被激發(fā)的載流子輻射復(fù)合產(chǎn)生的。這些載流子包括：(i)布居于導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴；(ii)束縛于離化雜質(zhì)上的電子和空穴；(iii)電子和空穴通過(guò)庫(kù)侖作用形成的激子，包括可以在整個(gè)晶體內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的自由激子以及由于束縛于空間上勢(shì)起伏的局域化激子等。熒光可以提供很多關(guān)于半導(dǎo)體晶體內(nèi)部的信息，包括電子結(jié)構(gòu)、載流子弛豫過(guò)程、局域化中心等。熒光光譜根據(jù)激發(fā)方式的不同，主要可以分為光致熒光譜(Photoluminescence，PL)、陰極熒光(Cathodeluminescence，CL)和電致熒光譜(Electroluminescence，EL)等。第二章光熒光分析方法半導(dǎo)體中，熒光是由被激發(fā)的載流子輻在本實(shí)驗(yàn)中，我們主要的實(shí)驗(yàn)手段為光致熒光譜，采用激光作為其激發(fā)光源。當(dāng)激發(fā)光光子能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度時(shí)，價(jià)帶的電子將會(huì)被激發(fā)至導(dǎo)帶，在價(jià)帶形成空穴，在導(dǎo)帶形成電子，這些光致激發(fā)載流子通過(guò)各種可能渠道弛豫到價(jià)帶頂和導(dǎo)帶底，于是電子就可以通過(guò)輻射復(fù)合方式由導(dǎo)帶躍遷回價(jià)帶，發(fā)出光子。輻射復(fù)合的光子能量主要和材料本身的物理性質(zhì)有關(guān)。由此，我們可以通過(guò)光致熒光譜來(lái)探測(cè)材料內(nèi)部性質(zhì)。

在本實(shí)驗(yàn)中，我們主要的實(shí)驗(yàn)手段為光致熒光譜，采用激光作為其激§2.1半導(dǎo)體的輻射復(fù)合過(guò)程

半導(dǎo)體輻射復(fù)合發(fā)光光譜，既光熒光光譜。這種情況下的光發(fā)射有三個(gè)互相聯(lián)系而又區(qū)別的過(guò)程，首先是光吸收和因光激發(fā)而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)等非平衡載流子，其次是非平衡載流子的擴(kuò)散及電子-空穴對(duì)的輻射復(fù)合，第三是輻射復(fù)合的發(fā)光光子在樣品體內(nèi)的傳播和從樣品中出射出來(lái)。半導(dǎo)體的輻射復(fù)合過(guò)程主要有帶間復(fù)合—導(dǎo)帶-價(jià)帶復(fù)合、自由激子復(fù)合、本征帶-淺雜質(zhì)復(fù)合、施主-受主對(duì)復(fù)合（D-A對(duì)復(fù)合）、束縛激子復(fù)合、通過(guò)深能級(jí)的復(fù)合、俄歇復(fù)合。帶間復(fù)合和自由激子復(fù)合稱(chēng)為本征復(fù)合。

§2.1半導(dǎo)體的輻射復(fù)合過(guò)程半導(dǎo)體輻射復(fù)合發(fā)光光譜，既光熒1、自由載流子復(fù)合—導(dǎo)帶-價(jià)

帶復(fù)合對(duì)于具有直接帶隙的半導(dǎo)體，它的導(dǎo)帶極小值和價(jià)帶極大值均位于布里淵區(qū)的中心k=(0,0,0)處，因此這兩個(gè)狀態(tài)具有相同的動(dòng)量，當(dāng)電子從導(dǎo)帶直接躍遷到價(jià)帶時(shí)，滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，輻射復(fù)合產(chǎn)生的光子能量為hv≥Eg(Eg為禁帶寬度)，其發(fā)光的光譜分布為：L(hv)=B(hv-Eg)1/2(B為比例因子)Eg=hc/λ=1.24/λEg=1.424+1.247x1、自由載流子復(fù)合—導(dǎo)帶-價(jià)

帶復(fù)合對(duì)于具有直接帶隙半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件對(duì)于間接帶隙半導(dǎo)體，導(dǎo)帶極小值與價(jià)帶極大值不在布里淵區(qū)的同一點(diǎn)，既這兩個(gè)狀態(tài)的k值不同，因而它們的動(dòng)量也不同。電子要在這兩個(gè)不同k值的能態(tài)實(shí)現(xiàn)躍遷，必須要有第三者——聲子參與，才能滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的要求。當(dāng)假設(shè)只有一個(gè)能量為Ep的聲子參加間接躍遷過(guò)程時(shí)，輻射復(fù)合產(chǎn)生的光子能量為hv≥Eg-Ep,其發(fā)光的光譜分布為：L(hv)=B’(hv-Eg+Ep)2

(B’為比例因子)對(duì)于間接帶隙半導(dǎo)體，導(dǎo)帶極小值與價(jià)帶極大值不在布里淵區(qū)的同一半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件2、自由激子復(fù)合所謂的激子就是電子和空穴因庫(kù)侖相互作用結(jié)合在一起電中性的“準(zhǔn)粒子”，既束縛在一起的電子-空穴對(duì)。激子又有自由激子和束縛激子之分，自由激子是區(qū)別與束縛激子而言的。自由激子可以在晶體中作為一個(gè)整體而運(yùn)動(dòng)，但不傳輸電荷。在某種意義上，激子也可以視為一個(gè)類(lèi)氫原子，它的能態(tài)可以用導(dǎo)帶底下的能量來(lái)表示。

2、自由激子復(fù)合所謂的激子就是電子和空穴因庫(kù)侖相互作用結(jié)合在半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件對(duì)于具有直接帶隙的半導(dǎo)體，在簡(jiǎn)單的輻射躍遷的情況下，自由激子復(fù)合時(shí)滿(mǎn)足動(dòng)量守恒，這時(shí)發(fā)射的光子能量為：hv=EG-EX式中Ex為自由激子的電離能，Ex1是激子基態(tài)的電離能，n為激發(fā)態(tài)的量子數(shù)。由此可見(jiàn)，自由激子復(fù)合的光譜為起始于hv=Eg-Ex1的一系列的譜線(xiàn)(如圖2.2)。對(duì)于具有直接帶隙的半導(dǎo)體，在簡(jiǎn)單的輻射躍遷的情況下，自由激子3、本征帶-淺雜質(zhì)復(fù)合這是指導(dǎo)帶電子經(jīng)過(guò)淺施主與價(jià)帶空穴的復(fù)合，或者是價(jià)帶空穴經(jīng)過(guò)淺受主與導(dǎo)帶電子的復(fù)合(如圖2.3)。半導(dǎo)體中淺雜質(zhì)的行為，通常用類(lèi)氫模型來(lái)近似處理。這時(shí)對(duì)于直接帶隙的材料，導(dǎo)帶-淺受主復(fù)合的發(fā)光的光譜分布為3、本征帶-淺雜質(zhì)復(fù)合這是指導(dǎo)帶電子經(jīng)過(guò)淺施主與價(jià)帶空穴的復(fù)半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件4、施主-受主對(duì)復(fù)合（D-A對(duì)復(fù)合）

4、施主-受主對(duì)復(fù)合（D-A對(duì)復(fù)合）D-A對(duì)發(fā)光直接與施主、受主雜質(zhì)有關(guān)，利用D-A對(duì)發(fā)光的特點(diǎn)可以定性地鑒定材料的純度。對(duì)于同一種受主雜質(zhì)，D-A對(duì)發(fā)光和B-A（導(dǎo)帶-受主）復(fù)合發(fā)光常是并存的。區(qū)分這兩種發(fā)光的最靈敏的方法，是增大激光發(fā)光強(qiáng)或升高溫度。這時(shí)B-A對(duì)發(fā)光強(qiáng)度比D-A對(duì)發(fā)光峰增加得快。當(dāng)材料比較鈍時(shí)，B-A發(fā)光和D-A對(duì)發(fā)光峰能夠清楚分開(kāi)。材料不很鈍時(shí)，D-A對(duì)發(fā)光可以淹沒(méi)B-A對(duì)發(fā)光，使后者僅出現(xiàn)一個(gè)“肩”，甚至不出現(xiàn)。另外，一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)激發(fā)光強(qiáng)增加時(shí)，D-A對(duì)發(fā)光峰移向高能端，材料純度越差，這一移動(dòng)越顯著。

D-A對(duì)發(fā)光直接與施主、受主雜質(zhì)有關(guān)，利用D-A對(duì)發(fā)光的特點(diǎn)5、束縛激子復(fù)合

晶體中被施主、受主（包括電中性狀態(tài)或電離狀態(tài)）或其它陷阱束縛住的激子稱(chēng)為束縛激子。當(dāng)束縛激子復(fù)合時(shí)，也可以產(chǎn)生發(fā)光。同自由激子相比，束縛激子發(fā)光的特點(diǎn)是，它發(fā)射的光子能量比較低一點(diǎn)，譜線(xiàn)寬度也比自由激子窄得多。另外，束縛激子的發(fā)光強(qiáng)度隨著雜質(zhì)（束縛中心）濃度的提高而增加，光譜分布隨雜質(zhì)態(tài)的變化（例如態(tài)分裂）而變化。束縛激子發(fā)光的這些特點(diǎn)，是由雜質(zhì)對(duì)激子的束縛這一本質(zhì)的原因引起的，所以給研究帶來(lái)了方便。因此，束縛激子發(fā)光光譜成了研究半導(dǎo)體中雜質(zhì)的有力的工具。5、束縛激子復(fù)合晶體中被施主、受主（包括電中性狀態(tài)或電離對(duì)于半導(dǎo)體晶體，如果用一種與晶主原子化學(xué)價(jià)相等的雜質(zhì)原子去替代晶主原子，例如在磷化鎵中用氮原子去代替磷原子，由于氮與磷的電負(fù)性有差異，可以在氮原子附近產(chǎn)生一種只在短程內(nèi)發(fā)生作用的引力，從而使它能俘獲某一種載流子而成為帶電中心。這個(gè)帶電中心由于庫(kù)侖作用又可以去俘獲符號(hào)相反的載流子，這樣就形成了束縛態(tài)的激子。鑒于這個(gè)俘獲中心是等化學(xué)價(jià)雜質(zhì)造成的，故稱(chēng)為等電子陷阱。

對(duì)于半導(dǎo)體晶體，如果用一種與晶主原子化學(xué)價(jià)相等的雜質(zhì)原子去替半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件6、通過(guò)深能級(jí)的復(fù)合這是指通過(guò)禁帶中深中心實(shí)現(xiàn)的復(fù)合。某些雜質(zhì)具有較大的電離能，它們?cè)诮麕е胁啃纬缮钅芗?jí)。當(dāng)電子從這些能級(jí)到帶邊之間發(fā)生輻射復(fù)合時(shí)，其光子能量。半導(dǎo)體中的缺陷也能造成深能級(jí)。最常見(jiàn)的如GaAs中的Ga空位-施主絡(luò)合物引起hv~1.2eV附近的寬帶發(fā)光。

6、通過(guò)深能級(jí)的復(fù)合這是指通過(guò)禁帶中深中心實(shí)現(xiàn)的復(fù)合。某些雜§2.2光致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)裝置

及實(shí)驗(yàn)方法光致發(fā)光的基本原理是,當(dāng)激發(fā)光源發(fā)出hν>Eg的光照射到被測(cè)樣品表面時(shí)，由于激發(fā)光在材料中的吸收系數(shù)很大（通常大于104cm-1）,通過(guò)本征吸收，在材料表面約1μm以?xún)?nèi)的區(qū)域里激發(fā)產(chǎn)生大量的電子-空穴對(duì)，使樣品處于非平衡態(tài)。這些非平衡載流子一邊向體內(nèi)擴(kuò)散，一邊發(fā)生復(fù)合。通過(guò)擴(kuò)散，發(fā)光區(qū)將擴(kuò)展到深入體內(nèi)約一個(gè)少子擴(kuò)散長(zhǎng)度的距離。電子-空穴對(duì)通過(guò)不同的復(fù)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合，其中的輻射復(fù)合就發(fā)出迭加在熱平衡輻射上的光發(fā)射，通常稱(chēng)熒光。熒光在逸出表面之前會(huì)受到樣品本身的自吸收。熒光逸出表面以后，先用干涉儀取得所要研究的光訊號(hào)的雙光束干涉圖，然后通過(guò)電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅立葉變換，換算成光譜圖。此后經(jīng)探測(cè)器接收轉(zhuǎn)變成電訊號(hào)并進(jìn)行放大和記錄，從而得到發(fā)光強(qiáng)度按光子能量分布的曲線(xiàn)，即光致發(fā)光光譜圖?！?.2光致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)裝置

及實(shí)驗(yàn)方法光致發(fā)光的基2.1傅里葉變換光譜原理（1）邁克爾遜干涉儀M1:固定反射鏡M2:運(yùn)動(dòng)反射鏡S:光源2.1傅里葉變換光譜原理（1）邁克爾遜干涉儀M1傅里葉變換光譜儀中的重要部件是邁克爾遜干涉儀，邁克爾遜干涉儀是由固定反射鏡M1和可動(dòng)反射鏡M2以及分光板bS（beam-splitter,半透明，半反射鏡）所組成。從光源S發(fā)出的光，經(jīng)分光板后分成兩束（反射光束和透射光束），分別經(jīng)固定鏡和可動(dòng)鏡反射后又返回到分光板，每一束光又被分光板分成兩束。這樣，其中兩束返回到光源，而另外兩束則到達(dá)探測(cè)器。到達(dá)探測(cè)器上的光強(qiáng)度為入射光強(qiáng)度的一半：1/2I0,可以被測(cè)量出來(lái)。傅里葉變換光譜儀中的重要部件是邁克爾遜干涉儀，邁克爾遜干涉儀探測(cè)器上所接受的光的強(qiáng)度有兩部分組成：直線(xiàn)部分和交變部分。但是人們感興趣的是交變部分，稱(chēng)這部分干涉函數(shù)：

探測(cè)器上所接受的光的強(qiáng)度有兩部分組成：直線(xiàn)部分和交變部分。但半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件2.2PL9000型傅里葉變換

光譜儀的配置

2.2PL9000型傅里葉變換

光譜儀的配置(1)光源我們所涉及的光源有：He-Ne激光器(Ioutput~50mW)，Ar+激光器(Ioutput~50mW)。He-Ne激光器的波長(zhǎng)632.8nm，Ar+激光器常用波長(zhǎng)為514.5nm和488.0nm。(2)變溫系統(tǒng)由于溫度調(diào)制對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光有相當(dāng)大的影響，因此，在我們的裝置中有一個(gè)變溫系統(tǒng)。變溫系統(tǒng)采用美國(guó)APD公司CSA-202型氦氣閉循環(huán)制冷系統(tǒng)，溫度可以在10∽300K范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。(3)探測(cè)和記錄系統(tǒng)我們實(shí)驗(yàn)中采用探測(cè)器是液氮冷卻的Ge探測(cè)器，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就是傅立葉紅外光譜儀。(1)光源2.3傅里葉紅外光譜儀的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）多通道優(yōu)勢(shì)

傅里葉光譜儀雖然只有一個(gè)探測(cè)器，但是不同光譜源的調(diào)制頻率不同，它們被同時(shí)接收時(shí)相當(dāng)于多通道測(cè)量，多通道測(cè)量的方式使得測(cè)量的每個(gè)譜元的時(shí)間和測(cè)量整個(gè)光譜的時(shí)間是一樣長(zhǎng)的。從而可以很好地提高信噪比。（2）高通量?jī)?yōu)點(diǎn)

在傅里葉變換光譜儀中是沒(méi)有狹縫的限制的，從而同樣的分辨條件下，通過(guò)它的光通量要比常規(guī)的光譜儀大得多。3）高精確度優(yōu)點(diǎn)當(dāng)傅里葉變換光譜儀是由邁克爾遜干涉儀構(gòu)成時(shí)，兩個(gè)光束來(lái)源于同一初始光束，只要能精確地測(cè)出兩個(gè)光束之間的光程差Δ，經(jīng)過(guò)傅里葉變換，在光譜圖中就能得到精確的波數(shù)值。傅里葉光譜儀中，光程差Δ是由穩(wěn)頻的He-Ne激光束通過(guò)激光比長(zhǎng)儀方式測(cè)量的，精確度很高。（4）工作波段寬：從可見(jiàn)光到亞毫米。

2.3傅里葉紅外光譜儀的主要優(yōu)點(diǎn)（1）多通道優(yōu)勢(shì)傅里§2.3光熒光分析法在半導(dǎo)體檢測(cè)

中的應(yīng)用

1.組分測(cè)定Eg=a+bx+cx22.雜質(zhì)識(shí)別3.Si中淺雜質(zhì)的濃度測(cè)定4.輻射效率的比較5.GaAs材料補(bǔ)償度的測(cè)定6.均勻性的研究7.位錯(cuò)等缺陷的研究

§2.3光熒光分析法在半導(dǎo)體檢測(cè)

中的應(yīng)用1§2.4光致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3.2InGaAs/GaAs/AlGaAs的光熒光譜§2.4光致發(fā)光的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖3.3InGaAs/GaAs有源材料的光熒光譜圖

a.變溫（10K-90K）曲線(xiàn)b.變激發(fā)強(qiáng)度（10mW-50mW）曲線(xiàn)

圖3.3InGaAs/GaAs有源材料的光第三章霍耳效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)

Hall5500霍耳效應(yīng)是半導(dǎo)體中載流子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用下所產(chǎn)生的效應(yīng)，研究霍耳效應(yīng)對(duì)發(fā)展半導(dǎo)體理論有著重要的實(shí)際意義。利用霍耳效應(yīng)來(lái)測(cè)量霍耳系數(shù)是研究半導(dǎo)體性質(zhì)的重要實(shí)驗(yàn)方法，它在半導(dǎo)體測(cè)試技術(shù)中占有重要地位。用它來(lái)研究半導(dǎo)體材料導(dǎo)電過(guò)程或輸運(yùn)現(xiàn)象，可提供材料的導(dǎo)電類(lèi)型、載流子濃度、雜質(zhì)電離能（包括淺、深能級(jí)雜質(zhì)）遷移率及雜質(zhì)補(bǔ)償度等信息。第三章霍耳效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)

Hall5500第一節(jié)測(cè)量原理

一、霍爾效應(yīng)的原理

第一節(jié)測(cè)量原理

一、霍爾效應(yīng)二、霍爾系數(shù)的測(cè)量二、霍爾系數(shù)的測(cè)量半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件三、樣品電阻率和霍爾遷移率的測(cè)量

三、樣品電阻率和霍爾遷移率的測(cè)量四、范德堡（VandePaow）方法測(cè)量1958年范德堡提出一種接觸點(diǎn)位于晶體邊緣的電阻率和霍爾系數(shù)的測(cè)量方法。此法要求樣品厚度均勻成片狀、無(wú)孤立孔洞，并且接觸點(diǎn)位于樣品的邊緣，觸點(diǎn)越小越好。目前砷化鎵半導(dǎo)體材料和硅外延襯底材料的測(cè)試多用此法。范德堡法的基本原理如下：

四、范德堡（VandePaow）方法測(cè)量1958年范德堡半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件第二節(jié)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試方法

一、

樣品制備測(cè)量霍爾系數(shù)是為了鑒定一塊晶體或一組片子的電學(xué)性質(zhì)，取樣部位合理與否直接影響到鑒定的準(zhǔn)確性。1．晶體完整性2．樣品的形狀

第二節(jié)霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置和測(cè)試方法

半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件3．電接觸制備工藝

對(duì)于片狀樣品，應(yīng)盡量使觸點(diǎn)尺寸小些。如有可能，拔觸點(diǎn)定在棱邊。觸點(diǎn)的最大尺寸不大于0.01Lp。

制備歐姆接觸的方法是：用腐蝕液（H2SO4:H2O2:H2O=3:1:1）腐蝕砷化鎵，腐蝕時(shí)間不應(yīng)該超過(guò)10秒。然后用銦焊，在氫氣氛中于400±10oC下燒結(jié)4分鐘，以形成良好的歐姆接觸。對(duì)二維電子氣樣品，要在氫氣氛中大于400oC下燒結(jié)，時(shí)間大于4分鐘。

3．電接觸制備工藝對(duì)于片狀樣品，應(yīng)盡量使觸點(diǎn)尺寸小些。如有二、測(cè)量方法—在霍爾電勢(shì)測(cè)量中

有關(guān)幾個(gè)副效應(yīng)的消除

又由于探針AB不能真正位于統(tǒng)一等位面上，所以即使在沒(méi)有加磁場(chǎng)B時(shí)，在AB之間也有一個(gè)電勢(shì)差VIr,VIr=Ir,其正、負(fù)符號(hào)和電流I方向有關(guān)，與磁場(chǎng)無(wú)關(guān)。

二、測(cè)量方法—在霍爾電勢(shì)測(cè)量中

有關(guān)幾個(gè)副效應(yīng)的消除(1）厄廷豪森效應(yīng)—VE

（2）能斯特效應(yīng)--VN

(3)里紀(jì)-勒杜克效應(yīng)—VRL

半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件三、測(cè)量過(guò)程

四、數(shù)據(jù)計(jì)算

五、影響測(cè)量的幾個(gè)因素在測(cè)量霍爾電勢(shì)和電阻率中，由于如下原因，可能會(huì)得到某些虛假的結(jié)果。1.為了滿(mǎn)足歐姆定律，要求在V/cm的弱場(chǎng)下進(jìn)行測(cè)量，否則電場(chǎng)會(huì)引起注入，導(dǎo)致遷移率的改變，對(duì)高電阻率及高壽命材料的影響尤為嚴(yán)重。2.在光照下產(chǎn)生的光電導(dǎo)和光生伏特效應(yīng)，也會(huì)干擾電阻率和霍爾系數(shù)的測(cè)量，尤其對(duì)于光敏材料或本征材料影響更大，所以全部測(cè)試工作必須在暗室中進(jìn)行。

三、測(cè)量過(guò)程

四、數(shù)據(jù)計(jì)算五、影響測(cè)量的幾個(gè)因素3．在室溫附近測(cè)量時(shí)，由于電阻率是溫度的靈敏函數(shù)，要求測(cè)量在恒溫環(huán)境或小電流的條件下進(jìn)行。4．霍爾效應(yīng)是一體效應(yīng)，但對(duì)于高阻材料，仍需注意降低表面漏電，而且不同的表面處理，也會(huì)影響電阻率與霍爾系數(shù)的測(cè)量值，尤其對(duì)于薄層材料影響更為嚴(yán)重。5．測(cè)量高阻樣品時(shí)，要注意測(cè)量電路及樣品的屏蔽，并要求電路各部分的絕緣程度比待測(cè)樣品的電阻要大得多。6．注意待測(cè)樣品及磁場(chǎng)的均勻性。在Ⅲ-Ⅴ族化合物中，樣品的不均勻性引起的反常遷移率需認(rèn)真加以分析。7.對(duì)于矩形樣品或橋式樣品，要求霍爾電極距樣品端面的距離要大于三分之一的樣品長(zhǎng)度，否則容易引起短路效應(yīng)。樣品的長(zhǎng)、寬比值也不宜太小，否則導(dǎo)致VH訊號(hào)太小，不易測(cè)準(zhǔn)。此外，還要求測(cè)量點(diǎn)應(yīng)盡可能作的小些。接觸電阻太大會(huì)產(chǎn)生虛假的結(jié)果。

3．在室溫附近測(cè)量時(shí)，由于電阻率是溫度的靈敏函數(shù)，要求測(cè)量在第四章電化學(xué)C-V分布測(cè)試技術(shù)采用電化學(xué)C-V的方法測(cè)試半導(dǎo)體厚外延層材料電學(xué)參數(shù)，在一個(gè)不變的反偏電壓作用下，一邊剝蝕掉與電解液剛接觸過(guò)的、已測(cè)的半導(dǎo)體薄層，一邊接著測(cè)下一薄層的微分電容，腐蝕測(cè)試連續(xù)進(jìn)行，獲得半導(dǎo)體摻雜輪廓的信息，縱向分布的可側(cè)深度不受肖特基勢(shì)壘擊穿電壓的限制，適合測(cè)試多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料。

第四章電化學(xué)C-V分布測(cè)試技術(shù)采用電化學(xué)C-V的方法測(cè)第一節(jié)基本原理

C-V法是利用PN結(jié)或肖特基勢(shì)壘在反向偏壓時(shí)的電容特性，可以獲得材料中雜質(zhì)濃度及其分布的信息。這類(lèi)測(cè)量統(tǒng)稱(chēng)為C-V測(cè)量技術(shù)。這種測(cè)量可以提供材料截面均勻性及縱向雜質(zhì)濃度分布的信息，因此它比通常采用的四探針?lè)ň哂懈蟮膬?yōu)點(diǎn)。C-V法既可測(cè)量通行低阻襯底上外延材料的分布，也可測(cè)量高阻襯底及異型層的外延材料的分布。

第一節(jié)基本原理C-V法是利用PN結(jié)或肖特基勢(shì)壘在反向偏一、pn結(jié)一、pn結(jié)二、肖特基勢(shì)壘二、肖特基勢(shì)壘肖特基勢(shì)壘是一個(gè)簡(jiǎn)單的金屬-半導(dǎo)體結(jié)(圖10.16)。當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí)，盡管兩種材料的功函數(shù)不同，但達(dá)到平衡時(shí)，兩種材料的費(fèi)米能級(jí)要達(dá)到同一個(gè)水平，因此在交界處也會(huì)建立起一個(gè)靜電場(chǎng)。因?yàn)榘雽?dǎo)體中的載流子濃度比金屬小幾個(gè)量級(jí)，所以勢(shì)壘的形成，是從半導(dǎo)體與金屬的接觸界面開(kāi)始，向半導(dǎo)體體內(nèi)擴(kuò)展一個(gè)明顯的距離。一個(gè)理想的肖特基勢(shì)壘是由勢(shì)壘高度VB及空間電荷區(qū)的等效電容所表征的。假如忽略半導(dǎo)體的界面態(tài)及鏡像力的降低效應(yīng)（實(shí)際上界面態(tài)正是肖特基勢(shì)壘與pn結(jié)的主要區(qū)別，它往往大量存在于金-半接觸處），則有

肖特基勢(shì)壘是一個(gè)簡(jiǎn)單的金屬-半導(dǎo)體結(jié)(圖10.16)。當(dāng)金屬三、結(jié)電容我們以N型材料為例，考慮單邊突變結(jié)（p+n結(jié)），即一邊的摻雜濃度比另一邊大幾個(gè)數(shù)量級(jí)的情況。當(dāng)在勢(shì)壘或結(jié)區(qū)上加反向偏壓時(shí)，則產(chǎn)生一個(gè)空間電荷區(qū)或耗盡區(qū)，區(qū)內(nèi)空間電荷取決于離化施主濃度ND：

三、結(jié)電容第二節(jié)電化學(xué)C-V分布法及應(yīng)用

一、電化學(xué)腐蝕及C-V測(cè)試原理電化學(xué)C-V分布法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種連續(xù)測(cè)量濃度分布的方法，它是采用控制電解液進(jìn)行陽(yáng)極氧化來(lái)達(dá)到連續(xù)測(cè)量的目的。這種方法尤其適用于測(cè)量Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體化合物、固溶體等多層結(jié)構(gòu)的分布。

第二節(jié)電化學(xué)C-V分布法及應(yīng)用一、電化學(xué)腐蝕及C-V測(cè)電化學(xué)C-V測(cè)試技術(shù)包括半導(dǎo)體的電化學(xué)腐蝕及C-V測(cè)試兩部分。半導(dǎo)體電化學(xué)腐蝕是半導(dǎo)體材料在電解質(zhì)水溶液中所受到的腐蝕。根據(jù)陽(yáng)極氧化及電解的原理，將半導(dǎo)體芯片置于電解液中，外加直流電壓，電極電位低的是陽(yáng)極（即半導(dǎo)體芯片），電極電位高的是陰極（即電解質(zhì)水溶液），陽(yáng)極逐漸被氧化腐蝕溶解。采用電化學(xué)腐蝕可以精確控制腐蝕深度，使腐蝕測(cè)試連續(xù)進(jìn)行。

電化學(xué)C-V測(cè)試技術(shù)包括半導(dǎo)體的電化學(xué)腐蝕及C-V測(cè)試兩部C-V測(cè)試是利用反向偏壓時(shí)肖特基勢(shì)壘的電容特性，來(lái)獲得肖特基勢(shì)壘的半導(dǎo)體邊的雜質(zhì)濃度及其分布。電解液--半導(dǎo)體形成的肖特基勢(shì)壘與金屬--半導(dǎo)體肖特基勢(shì)壘其導(dǎo)電性能及在半導(dǎo)體界面層形成的接觸勢(shì)壘是一樣的。（樣品在反向偏壓下，半導(dǎo)體-電解液界面形成了僅由電離施主組成的空間電荷耗盡層，隨著反向偏壓的加大，耗盡層邊界往薄膜內(nèi)層擴(kuò)展。）于是，利用反偏肖特基勢(shì)壘的電容特性，在pn結(jié)上加一個(gè)固定的直流偏壓，交流訊號(hào)電壓dU疊加在直流偏壓之上，這個(gè)微小的電壓變化量dU引起空間電荷dQ的變化，其勢(shì)壘電容C=dQ/dU,所以又叫微分電容。于是對(duì)于單突變結(jié)，耗盡層寬度表達(dá)式為C-V測(cè)試是利用反向偏壓時(shí)肖特基勢(shì)壘的電容特性，來(lái)獲得肖特基半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件另外，當(dāng)有電流通過(guò)電解液與半導(dǎo)體接觸面時(shí)，半導(dǎo)體將被電解。根據(jù)法拉第電解定律，由電流強(qiáng)度I的時(shí)間積分可以得到腐蝕深度：Wr=M/ZFDA∫0TIdt(4)式中，M為半導(dǎo)體的分子量；D為密度；F為法拉第常數(shù)；Z為溶解一個(gè)分子所轉(zhuǎn)移的載流子電荷數(shù)，對(duì)GaAs而言，Z=6。這時(shí)測(cè)得深度x=ε0εrA/CD+M/ZFDA∫0TIdt處的載流子濃度。用恒電位電路提供樣品電極的恒定電位。用能量大于半導(dǎo)體禁帶寬度的光子照射樣品表面，將產(chǎn)生光生電子空穴對(duì)。對(duì)于n型GaAs所產(chǎn)生的空穴（p）參與下列反應(yīng)：

另外，當(dāng)有電流通過(guò)電解液與半導(dǎo)體接觸面時(shí)，半導(dǎo)體將被電解。根生成的Ga2O3和As2O3溶解于電解液中，使GaAs材料不斷被腐蝕，由于n型材料在暗場(chǎng)下空穴很少，所以陽(yáng)極溶解光照是必須的。將光照時(shí)的電解腐蝕并測(cè)量電流，與在暗場(chǎng)下測(cè)量勢(shì)壘電容交替進(jìn)行，可測(cè)的任意深度的載流子濃度，即載流子濃度的縱向分布。生成的Ga2O3和As2O3溶解于電解液中，使GaAs材料不二、基本結(jié)構(gòu)

電化學(xué)池

二、基本結(jié)構(gòu)

電化三、定標(biāo)及技術(shù)性能

1.定標(biāo)由于載流子濃度n之間跨度較大，所以縱軸以logn標(biāo)度。橫軸以μm標(biāo)度。2.技術(shù)性能測(cè)量載流子濃度范圍：1013cm-3-1020cm-1測(cè)量深度：0.05μm-50μm深度分辨率：2nm波長(zhǎng)范圍：500nm-2000nm三、定標(biāo)及技術(shù)性能1.定標(biāo)四、外延片電化學(xué)測(cè)試

針對(duì)某種待測(cè)半導(dǎo)體材料選擇合適的電解液。這種電解液要滿(mǎn)足下面兩個(gè)條件：（1）對(duì)所要測(cè)量的半導(dǎo)體材料有電解腐蝕作用；（2）電解液與該半導(dǎo)體形成肖特基結(jié)。外延片采用本實(shí)驗(yàn)室MBE生長(zhǎng)的激光器結(jié)構(gòu)材料。在樣品插入電化學(xué)池前，先用丙酮液清洗已經(jīng)切好的大約8mm×10mm外延片，用去離子水沖洗電解池并小心干燥，以確保電解池電解液濃度。

四、外延片電化學(xué)測(cè)試針對(duì)某種待測(cè)半導(dǎo)體材料選擇合適的電解液五、測(cè)試結(jié)果分析電化學(xué)C-V測(cè)試的關(guān)鍵是找到一種合適的電解液，以獲得優(yōu)化測(cè)試參數(shù)，特別是測(cè)量電壓和電解電流的選取。才有可能得到準(zhǔn)確、可靠的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試條件（經(jīng)常需要調(diào)整的參數(shù)主要是電解電流和測(cè)量電壓）必須相應(yīng)及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在實(shí)驗(yàn)中，有3個(gè)參量可以作為測(cè)試條件是否合適、所測(cè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確的判據(jù)。1．平帶電位值（F.B.P）;

2．耗散因子（D）;

3．測(cè)量電流值（Im）

五、測(cè)試結(jié)果分析電化學(xué)C-V測(cè)試的關(guān)鍵是找到一種合適的電解測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果第五章掃描電子顯微鏡的原理

及其應(yīng)用

光學(xué)顯微鏡以可見(jiàn)光為介質(zhì)，電子顯微鏡以電子束為介質(zhì)，由于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)（4000-7000?），按照分辨率不能超過(guò)波長(zhǎng)1/2的原理推算，光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)不能超過(guò)2000?，放大倍率最高只有約1600倍。根據(jù)deBroglie波動(dòng)理論，電子的波長(zhǎng)僅與加速電壓有關(guān)：λe＝h/mv，在10KV的加速電壓之下，電子的波長(zhǎng)僅為0.12?，在50KV的加速電壓之下，電子的波長(zhǎng)僅為0.02?-0.04?，由于電子束波長(zhǎng)遠(yuǎn)較可見(jiàn)光小，所以電子顯微鏡分辨率自然比光學(xué)顯微鏡優(yōu)越許多?？梢岳眠@種儀器來(lái)研究物質(zhì)的表面形貌、缺陷結(jié)構(gòu)、晶體完整性等性質(zhì)。掃描電子顯微鏡的突出優(yōu)點(diǎn)是景深非常大，放大倍數(shù)范圍很寬（40—500000倍），它能將樣品表面起伏的立體形貌精確的復(fù)制出來(lái)。

第五章掃描電子顯微鏡的原理

及其應(yīng)用光學(xué)顯第一節(jié)掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)和

工作原理

一、掃描電子顯微鏡的工作原理

掃描電子顯微鏡的電子—光學(xué)系統(tǒng)，能產(chǎn)生一束很細(xì)的電子，并在樣品表面連續(xù)進(jìn)行掃描。這一束電子稱(chēng)為初生電子，當(dāng)它轟擊到樣品表面上時(shí)有一部分被吸收，其余的被反射，并且還能從樣品中釋放出次生電子。次生電子和反射電子被一個(gè)“電子收集器”所捕獲，然后將這電子電流放大并用來(lái)調(diào)制顯像管顯示屏的亮度。這樣，屏上各點(diǎn)的亮度便代表被電子束照射的物體上的各點(diǎn)所發(fā)射的電子數(shù)。因?yàn)檫@一亮度主要取決于初生電子束的入射角以及物面與電子收集器之間的相互位置，所以物體表面上的起伏貌相（就像用側(cè)照明所獲得的那樣）就在顯像管屏幕上顯示出來(lái)。

第一節(jié)掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)和

工作原理一、二、掃描電子顯微鏡的構(gòu)造

掃描電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡筒）、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、信號(hào)探測(cè)放大系統(tǒng)、圖像顯示和記錄系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和真空系統(tǒng)等部分組成，各部分的主要作用簡(jiǎn)介如下。1．電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)由電子槍、電磁聚光鏡、物鏡光闌、樣品室等部件組成。它的作用是用來(lái)獲得掃描電子束，作為使樣品產(chǎn)生各種物理信號(hào)的激發(fā)源。場(chǎng)發(fā)射電子槍是高分辨率掃描電子顯微鏡較理想的電子源。

二、掃描電子顯微鏡的構(gòu)造掃描電子顯微鏡由電子光學(xué)系半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)ppt課件2．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)

3．信號(hào)檢測(cè)放大系統(tǒng)

4．圖象顯示和記錄系統(tǒng)

5．電源系統(tǒng)6．真空系統(tǒng)

2．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)三、掃描電子顯微鏡的主要性能

1．放大倍數(shù)

日本日立公司的S-4200型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的放大倍數(shù)可以由40倍到500000倍連續(xù)調(diào)節(jié)。在使用加速電壓15kV時(shí)，分辨率可達(dá)到1.6nm，加速電壓5