一種pn結瞬時電容能譜測量系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及脈沖發生以及波形測量的自動化控制領域，具體涉及一種可用于 太陽電池結電容、太陽電池深能級缺陷和MOS器件等等具有電容結構的器件的測試和分析 的PN結瞬時電容能譜測量系統。
【背景技術】
[0002] 隨著半導體生產工藝的進步，對半導體材料的性能要求更加嚴格。在對于半導體 材料的進一步研宄中，晶體結構缺陷，雜質原子造成的缺陷和雜質-缺陷絡合體都會在能 帶中形成深能級缺陷。因此對深能級缺陷及其造成的影響的研宄必不可少，相關的檢測系 統也顯得尤為重要。
[0003] 以太陽電池為例，在生產和制備太陽電池的過程中，半導體材料的晶格空位、晶格 填隙和晶格替位會引入缺陷。此外太陽電池的各層薄膜之間的相互擴散也會引入外來的雜 質原子，這些雜質原子自身以及雜志原子與晶格點缺陷所形成的絡合物都會給器件引入缺 陷。一般地，潛能級缺陷不會對器件的效率造成影響，而深能級缺陷會形成復合中心，從而 促進電子-空穴對的復合，導致了太陽電池效率的降低。因此，對太陽電池深能級缺陷的測 試和評價，對太陽電池的研宄有很重要的指導意義。
[0004] 太陽電池的深能級缺陷測試和評價是通過對PN結結電容的瞬時變化的測試，結 合半導體理論，推導出深能級缺陷的類型、濃度和俘獲截面等參數。由于缺陷的復合過程在 10到20毫秒內就會完成，而傳統的數字電橋（LCRmeter)比如HP4275A和Agilent4284A 的測量極限是30到50毫秒。這意味著缺陷復合先于數字電橋的測試完成。因此，傳統的數 字電橋不能用于太陽電池的結電池的瞬時電容測試。常見的太陽電池深能級缺陷測試手段 是導納譜測試（AdmittanceSpectroscopy)、光致發光（Photoluminescence)、光致瞬變電 流譜（PhotoInducedCurrentTransientSpectroscopy)、深能階暫態光譜學（DeepLevel TransientSpectroscopy)。但是，這些測試手段涉及到昂貴的實驗儀器，單色激光光源，超 低溫的實驗條件等等。
[0005] 因此，采用常見的測試儀器在易得的實驗條件和實驗環境中進行精確地瞬時電容 譜測量，在缺陷測試和分析領域極其重要。
【發明內容】
[0006] 針對上述技術問題，本實用新型目的是：提供一種PN結瞬時電容能譜測量系統， 該方法采用實驗室普遍擁有的測試設備，以室溫為本底溫度的環境下進行，能對器件的瞬 時能譜完成精確地測量，測試極限有了很大的提高。
[0007] 本實用新型的技術方案是：一種PN結瞬時電容能譜測量系統，包括通過GPIB數據 接口與計算機連接的信號發生模塊、信號放大模塊和信號采集模塊，所述信號發生模塊和 信號放大模塊的另一端與信號采集模塊連接；
[0008] 所述信號發生模塊可以發出可變脈沖信號；
[0009] 所述信號放大模塊用于將被測材料輸出的電流信號經放大后轉化為電壓信號；
[0010] 所述信號采集模塊用于采集標準數據和測試數據；
[0011] 所述計算機安裝有電子儀器控制環境，用于控制、處理數據和顯示。
【主權項】
1. 一種PN結瞬時電容能譜測量系統，其特征在于，包括通過GPIB數據接口與計算機連 接的信號發生模塊、信號放大模塊和信號采集模塊，所述信號發生模塊和信號放大模塊的 另一端與信號采集模塊連接； 所述信號發生模塊可以發出可變脈沖信號； 所述信號放大模塊用于將被測材料輸出的電流信號經放大后轉化為電壓信號； 所述信號采集模塊用于采集標準數據和測試數據； 所述計算機安裝有電子儀器控制環境，用于控制、處理數據和顯示。
2. 根據權利要求1所述的PN結瞬時電容能譜測量系統，其特征在于，所述可變脈 沖信號為電壓信號波，所述電壓信號波為在一定的偏壓下，周期為lO-lOOOus，幅值為 100-300mV，電壓變化期間范圍是上升下降沿為0到半周期長的脈沖電壓信號。
3. 根據權利要求2所述的PN結瞬時電容能譜測量系統，其特征在于，所述脈沖電壓信 號的波形可以是方波、梯形波或者三角波。
4. 根據權利要求2所述的PN結瞬時電容能譜測量系統，其特征在于，所述脈沖電壓信 號的偏壓可調、周期可調、電壓幅值可調、上升下降沿可調。
5. 根據權利要求2所述的PN結瞬時電容能譜測量系統，其特征在于，對于太陽電池測 試，偏壓為是-3V-0V，周期為100-500us，電壓峰峰值為100-300mV。
6. 根據權利要求5所述的PN結瞬時電容能譜測量系統，其特征在于，所述偏壓為-IV， 周期為lOOus，上升下降沿分別為30us，電壓峰峰值的幅值為200mV。
7. 根據權利要求1所述的PN結瞬時電容能譜測量系統，其特征在于，所述信號采集模 塊為雙通道數字示波器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種PN結瞬時電容能譜測量系統，包括通過GPIB數據接口與計算機連接的信號發生模塊、信號放大模塊和信號采集模塊，所述信號發生模塊和信號放大模塊的另一端與信號采集模塊連接；所述信號發生模塊可以發出可變脈沖信號；所述電流轉換模塊用于將被測材料輸出的電流信號經放大后轉化為電壓信號；所述信號采集模塊用于采集標準數據和測試數據；所述上位機為安裝有電子儀器控制環境的計算機，用于控制、處理數據和顯示。所用的電子測量儀器是實驗室常見的成本較低的設備，測量環境是以室溫為本底，逐漸升高溫度，避免了用液氮、液氦等提供超低的測量溫度和測量環境。可以應用于各種具有電容性質的器件。
【IPC分類】H01L21-66, G01R27-26
【公開號】CN204577404
【申請號】CN201520179615
【發明人】吳京錦, 趙策洲, 劉晨光
【申請人】西交利物浦大學
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月27日