少子寿命是半导体材料和器件的重要参数(精)

少子寿命是半导体材料和器件的重要参数。

它直接反映了材料的质量和器件特性。

能够准确的得到这个参数,对于半导体器件制造具有重要意义。

少子，即少数载流子，是半导体物理的概念。

它相对于多子而言。

半导体材料中有电子和空穴两种载流子。

如果在半导体材料中某种载流子占少数，导电中起到次要作用，则称它为少子。

如，在N型半导体中,空穴是少数载流子，电子是多数载流子；在P型半导体中,空穴是多数载流子,电子是少数载流子。

多子和少子的形成:五价元素的原子有五个价电子，当它顶替晶格中的四价硅原子时，每个五价元素原子中的四个价电子与周围四个硅原子以共价键形式相结合，而余下的一个就不受共价键束缚，它在室温时所获得的热能足以便它挣脱原子核的吸引而变成自由电子。

出于该电子不是共价键中的价电子，因而不会同时产生空穴。

而对于每个五价元素原子，尽管它释放出一个自由电子后变成带一个电子电荷量的正离子，但它束缚在晶格中，不能象载流子那样起导电作用。

这样，与本征激发浓度相比，N型半导体中自由电子浓度大大增加了，而空穴因与自由电子相遇而复合的机会增大，其浓度反而更小了。

少子浓度主要由本征激发决定，所以受温度影响较大。

香港永先单晶少子寿命测试仪>> 单晶少子寿命测试仪
编辑本段产品名称
LT-2单晶少子寿命测试仪
编辑本段产品简介
少数载流子寿命(简称少子寿命)是半导体材料的一项重要参数,它对半导体器件的性能、太阳能电池的效率都有重要的影响.我们采用微波反射光电导衰减法研制了一台半导体材料少子寿命测试仪,本文将对测试仪的实验装置、测试原理及程序计算进行了较详细的介绍,并与国外同类产品的测试进行比较,结果表明本测试仪测试结果准确、重复性高,适合少子寿命的实验室研究和工业在线测试. 技术参数：测试单晶电阻率范围>2Ω.cm 少子寿命测试范围10μS～5000μS 配备光源类型波长：1.09μm；余辉<1 μS；闪光频率为：20～30次／秒；闪光频率为：20～30次／秒；高频振荡源用石英谐振器，振荡频率：30MHz 前置放大器放大倍数约25，频宽2 Hz-1 MHz 仪器测量重复误差<±20％测量方式采用对标准曲线读数方式仪器消耗功率<25W 仪器工作条件温度：10-35℃、湿度< 80％、使用电源：AC 220V，50Hz 可测单晶尺寸断面竖测：φ25mm—150mm；L 2mm—500mm；纵向卧测：φ25mm—150mm；L 50mm—800mm；配用示波器频宽0—20MHz；电压灵敏：10mV／cm；LT-2型单晶少子寿命测试仪是参考美国A.S.T.M 标准而设计的,用于测量硅单晶的非平衡少数载流子寿命。

半导体材料的少数载流子寿命测量，是半导体的常规测试项目之一。

本仪器灵敏度较高，配备有红外光源，可测量包括集成电路级硅单晶在内的各种类型硅单晶，以及经热处理后寿命骤降的硅单晶、多晶磷检棒的寿命测量等。

本仪器根据国际通用方法高频光电导衰退法的原理设计，由稳压电源、高频源、检波放大器，特制的InGaAsp／InP红外光源及样品台共五部份组成。

采用印刷电路和高频接插连接。

整机结构紧凑、测量数据可靠。

um（微米）是长度单位，是指少子的扩散长度；少子寿命的单位是us（微秒）
少子扩散长度和少子寿命基本上是等同的，一个是指能“跑多远”，一个是指能“活多久”，表述不同而已
少子寿命是越大越好，就目前的太阳能级硅来说能有5us已经不错了，如果太低（如小于1us）
将严重影响电池效率。

现在太阳能企业要求越来越高,多晶要求大于2,单晶要求大于10。

处于热平衡状态下的半导体，在一定温度下，载流子的浓度是一定的，称为平衡载流子浓度, 如果对半导体施加外界作用,破坏了热平衡的条件，称为非平衡状态。

比平衡状态多出来的这部分载流子称为非平衡载流子。

非平衡载流子分为非平衡多数载流子和非平衡少数载流子, 对于n型半导体材料，多出来的电子就是非平衡多数载流子,空穴则是非平衡少数载流子。

对p型半导体材料则相反, 产生非平衡载流子的外界作用撤除以后，它们要逐渐衰减以致消失，最后载流子浓度恢复到平衡时的值, 非平衡少数载流子的平均生存时间称为非平衡少数载流子的寿命,简称少子寿命。

单晶硅棒的主要技术参数：
单晶硅棒的主要技术参数
型号P型或N型电阻率0.0001ohm.cm-100ohm.cm 晶向<111><100>电阻率均匀性<25%
位错密度无位错碳含量<1ppma
OISF密度<500cm２氧含量根据客户要求
其中电阻率、OISF密度、以及碳含量是衡量单晶硅棒等级的关键参数。

这些参数在单晶成型后即定型，无法在此后的加工中进行改变。

测试项目测试方法
电阻率用四探针法
碳含量利用红外分光光度计进行检测
OISF密度利用氧化诱生法在高温、高洁净的炉管中氧化，再经过腐蚀后观察其密度进行报数。

感谢网友Zhao_cao的投稿。