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晶體硅硅片、規(guī)定以及工藝過程中l(wèi)ifetime測試技術

晶體硅太陽能電池少子壽命測試方法

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少數(shù)載流子壽命（Minority carriers life time）： 　　

（1）基本概念：

    載流子壽命就是指非平衡載流子的壽命。而非平衡載流子一般也就是非平衡少數(shù)載流子（因為只有少數(shù)載流子才能注入到半導體內部、并積累起來，多數(shù)載流子即使注入進去后也就通過庫侖作用而很快地消失了），所以非平衡載流子壽命也就是指非平衡少數(shù)載流子壽命，即少數(shù)載流子壽命。例如，對n型半導體，非平衡載流子壽命也就是指的是非平衡空穴的壽命。

    對n型半導體，其中非平衡少數(shù)載流子——空穴的壽命τ，也就是空穴的平均生存時間，1/τ就是單位時間內空穴的復合幾率，Δp/τ稱為非平衡空穴的復合率 (即n型半導體中單位時間、單位體積內、凈復合消失的電子-空穴對的數(shù)目)；非平衡載流子空穴的濃度隨時間的變化率為dΔp /dt =－Δp /τp, 如果τp與Δp 無關, 則Δp 有指數(shù)衰減規(guī)律：Δp = (Δp) exp( -t/τp ) 。 　　     實驗表明, 在小注入條件 (Δp<<no+po) 下, 非平衡載流子濃度確實有指數(shù)衰減規(guī)律，這說明Δp(t +τp) = Δp(t)/e, Δp(t)│（t=τp） = Δpo , τp即是非平衡載流子濃度減小到原來值的1/e時所經(jīng)歷的時間；而且在小注入條件下, τp的確是與Δp無關的常數(shù)；利用這種簡單的指數(shù)衰減規(guī)律即可測量出少數(shù)載流子壽命τp的值；同時可以證明，τp確實就是非平衡載流子的平均生存時間<t>。應當注意的是，只有在小注入時非平衡載流子壽命才為常數(shù)，凈復合率才可表示為－Δp/τp；并且在小注入下穩(wěn)定狀態(tài)的壽命才等于瞬態(tài)的壽命。

（2）決定壽命的有關因素：

    不同半導體中影響少數(shù)載流子壽命長短的因素，主要是載流子的復合機理（直接復合、間接復合、表面復合、Auger復合等）及其相關的問題。對于Si、Ge等間接躍遷的半導體，因為導帶底與價帶頂不在Brillouin區(qū)的同一點，故導帶電子與價帶空穴的直接復合比較困難（需要有聲子等的幫助才能實現(xiàn)——因為要滿足載流子復合的動量守恒），則決定少數(shù)載流子壽命的主要因素是通過復合中心的間接復合過程。從而，半導體中有害雜質和缺陷所造成的復合中心（種類和數(shù)量）對于這些半導體少數(shù)載流子壽命的影響極大。所以，為了增長少數(shù)載流子壽命，就應該去除有害的雜質和缺陷；相反，若要減短少數(shù)載流子壽命，就可以加入一些能夠產(chǎn)生復合中心的雜質或缺陷（例如摻入Au、Pt，或者采用高能粒子束轟擊等）。對于GaAs等直接躍遷的半導體，因為導帶底與價帶頂都在Brillouin區(qū)的同一點，故決定少數(shù)載流子壽命的主要因素就是導帶電子與價帶空穴的直接復合過程。因此，這種半導體的少數(shù)載流子壽命一般都比較短。當然，有害的雜質和缺陷將有更進一步促進復合、減短壽命的作用。

（3）少數(shù)載流子壽命對半導體器件的影響：

    對于主要是依靠少數(shù)載流子輸運（擴散為主）來工作的雙極型半導體器件，少數(shù)載流子壽命是一個直接影響到器件性能的重要參量。這時，常常采用的一個相關參量就是少數(shù)載流子擴散長度L（等于擴散系數(shù)與壽命之乘積的平方根），L即表征少數(shù)載流子一邊擴散、一邊復合所能夠走過的平均距離。少數(shù)載流子壽命越長，擴散長度就越大。

    對于BJT，為了保證少數(shù)載流子在基區(qū)的復合盡量少（以獲得很大的電流放大系數(shù)），則必須把基區(qū)寬度縮短到少數(shù)載流子的擴散長度以下。因此，要求基區(qū)的少數(shù)載流子壽命越長越好。

  　少子濃度主要由本征激發(fā)決定，所以受溫度影響較大。

簡介：

　　少子壽命是半導體材料和器件的重要參數(shù)。它直接反映了材料的質量和器件特性。能夠準確的得到這個參數(shù),對于半導體器件制造具有重要意義。

　　少子，即少數(shù)載流子，是半導體物理的概念。 它相對于多子而言。

　　半導體材料中有電子和空穴兩種載流子。如果在半導體材料中某種載流子占少數(shù)，導電中起到次要作用，則稱它為少子。如，在 N型半導體中,空穴是少數(shù)載流子，電子是多數(shù)載流子；在P型半導體中,空穴是多數(shù)載流子,電子是少數(shù)載流子。

　　多子和少子的形成:五價元素的原子有五個價電子，當它頂替晶格中的四價硅原子時，每個五價元素原子中的四個價電子與周圍四個硅原子以共價鍵形式相結合，而余下的一個就不受共價鍵束縛，它在室溫時所獲得的熱能足以便它掙脫原子核的吸引而變成自由電子。出于該電子不是共價鍵中的價電子，因而不會同時產(chǎn)生空穴。而對于每個五價元素原子，盡管它釋放出一個自由電子后變成帶一個電子電荷量的正離子，但它束縛在晶格中，不能象載流子那樣起導電作用。這樣，與本征激發(fā)濃度相比，N型半導體中自由電子濃度大大增加了，而空穴因與自由電子相遇而復合的機會增大，其濃度反而更小了

少子壽命是半導體材料和器件的重要參數(shù)。它直接反映了材料的質量和器件特性。能夠準確的得到這個參數(shù),對于半導體器件制造具有重要意義。

　　少子是因電子脫離的原子,多子因電子加入而形成的原子.

　　少子壽命Life Time即少子形成到少子與多子結合的時間.

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