多载流子体系的测试及拟合方法技术

本发明专利技术公开了一种多载流子体系的测试及拟合方法，包括：将样品置于低温、变磁场中，测量样品的横向电导率σ

Measurement and fitting method of multi carrier system

【技术实现步骤摘要】
多载流子体系的测试及拟合方法
本专利技术涉及红外探测器材料
，尤其涉及一种多载流子体系的测试及拟合方法。
技术介绍
碲镉汞作为一种多载流子共同参与导电的材料，其电输运行为较为复杂，各种载流子的输运行为对器件的性能影响很大，因此寻找一种科学合理的方式来表征载流子的输运行为就变得尤为重要。相关技术中，利用霍尔效应来表征碲镉汞中的输运特性，通过霍尔电压的正负号来判断该材料中的导电类型为n型还是p型，然而对于碲镉汞材料，其内部往往是空穴和电子共同导电的，因此对于多载流子共同参与导电的材料体系，常规的磁输运测量结果已经不能准确地表征其真实的电学性质。如对于p型碲镉汞材料，77K时μp≈1×103cm2/V·s，而μn≈2×105cm2/V·s，μn/μp＞102，空穴和电子的迁移率相差两个数量级，在采用常规磁输运测量时，测试结果显示为性能很差的n型材料(低迁移率μ≈1×103cm2/V·s)，实际是性能优良的p型材料，因此测试结果变得很不可靠，甚至得到错误的结果，无法进行材料的筛选，最终造成很大的浪费以及很低的器件成品率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种多载流子体系的测试及拟合方法，用以解决现有技术中载流子的输运行为测量不准确的问题。本专利技术实施例提出一种多载流子体系的测试及拟合方法，包括：将样品置于低温、变磁场中，测量所述样品的横向电导率σxx和纵向电导率σxy；根据公式1以及公式2对测量的所述σxx和所述σxy进行拟合运算，计算所述样品中各类载流子的迁移率，式中，q为所述样品中载流子的种类个数，B为磁感应强度，σi为第i类载流子的电导率，μi为第i类载流子的迁移率；基于计算的所述样品中各类载流子的迁移率，根据公式3，确定所述样品中各类载流子的浓度ni，σi＝μinie公式3，式中，e为电子电量。根据本专利技术的一些实施例，所述将样品置于变磁场中，测量所述样品的横向电导率σxx和纵向电导率σxy，包括：将所述样品置于低温、变磁场中，通过所述样品的电极对所述样品通入电流Ix，记录所述样品在电流方向上的电压Vx以及电流垂直方向上的电压Vy；基于所述Ix、所述Vx以及所述Vy，计算所述样品的横向电阻Rxy和纵向电阻Rxx；测试所述样本的长度、宽度以及高度，并基于所述Rxy和所述Rxx，计算所述样品的横向电阻率ρxy和纵向电阻率ρxx；根据所述ρxy和所述ρxx，计算所述样品的横向电导率σxx和纵向电导率σxy。进一步的，所述将所述样品置于低温、变磁场中，包括：将所述样品置于温度为77K，磁场为±10T的环境中。根据本专利技术的一些实施例，3≤q≤7。根据本专利技术的一些实施例，q＝6。根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包括：根据所述μi的符号来判断所述载流子的类型。采用本专利技术实施例，可以获得相对准确的材料电学参数信息，能够提升探测器结构的设计能力，并且通过指导工艺，优化材料中各导电类型的载流子浓度及迁移率，降低器件的暗电流，提升探测器组件的性能。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例中多载流子体系的测试及拟合方法的流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。针对相关技术中采用霍尔效应来表征碲镉汞中的输运特性的不准确问题。研究人员对传统的固定磁场的霍尔测量方法进行了改进，由此出现了迁移率谱分析方法。迁移率谱技术是由变磁场的磁输运测量发展起来的，是分析多载流子参与导电的材料的电学性能评价手段。迁移率谱分析方法克服了传统方法的缺点，可以获得更多、更准确的电学信息，但是迁移率谱分析给出的结果只是定性的或半定量的，为了更准确地获得材料的电学参数，相继出现了最大熵迁移率谱分析等方法，该方法得到了人们的广泛应用，可以分析出迁移率连续变化的一定范围内，各种载流子对电导的贡献，从而对载流子的输运进行具体表征。然而从实际处理的结果来看得到结论并不完全可信，分析结果往往会出现很容易出现许多没有物理意义的多余峰，给测试结果的分析造成了很多假象，使得对数据无法进行定量分析。为了方便分析哪些是有用的峰，研究人员往往需要通过各种手段，改变实验参数，来进行对比实验从而对各种峰做出合理解释，这无疑增加了分析的不确定度和各种人为因素。本专利技术实施例提出一种多载流子体系的测试及拟合方法，如图1所示，所述方法包括：S1，将样品置于低温、变磁场中，测量样品的横向电导率σxx和纵向电导率σxy；需要说明的是，这里所提到的“低温”可以理解为温度在90K以下的环境，“变磁场”可以理解为磁场强度变化的环境，磁场强度的变化可以是持续不断的，也可以是间断性变化的。S2，根据公式1以及公式2对测量的σxx和σxy进行拟合运算，计算样品中各类载流子的迁移率，式中，q为样品中载流子的种类个数，B为磁感应强度，σi为第i类载流子的电导率，μi为第i类载流子的迁移率；可以理解的是，假设样品中含有q种载流子，每种载流子形成一个通道，通过公式1等号右边的式子理论计算这q种载流子形成的电导率，然后将实际侧得的横向电导率与其拟合，同理，通过公式2等号右边的式子理论计算这q种载流子形成的电导率，然后将实际侧得的纵向电导率与其拟合。当通过公式1以及公式2均拟合成功，即可确定样品中含有这q种载流子。S3，基于计算的样品中各类载流子的迁移率，根据公式3，确定样品中各类载流子的浓度ni，σi＝μinie公式3，式中，e为电子电量。采用本专利技术实施例，可以获得相对准确的材料电学参数信息，能够提升探测器结构的设计能力，并且通过指导工艺，优化材料中各导电类型的载流子浓度及迁移率，降低器件的暗电流，提升探测器组件的性能。在上述实施例的基础上，进一步提出各变型实施例，在此需要说明的是，为了使描述简要，在各变型实施例中仅描述与上述实施例的不同之处。根据本专利技术的一些实施例，将样品置于变磁场中，测量样品的横向电导率σxx和纵向电导率σxy，包括：将样品置于低温、变磁场中，通过样品的电极对样品通入电流Ix，记录样品在电流方向上的电压Vx以及电流垂直方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多载流子体系的测试及拟合方法，其特征在于，包括：/n将样品置于低温、变磁场中，测量所述样品的横向电导率σ

【技术特征摘要】
1.一种多载流子体系的测试及拟合方法，其特征在于，包括：
将样品置于低温、变磁场中，测量所述样品的横向电导率σxx和纵向电导率σxy；
根据公式1以及公式2对测量的所述σxx和所述σxy进行拟合运算，计算所述样品中各类载流子的迁移率，






式中，q为所述样品中载流子的种类个数，B为磁感应强度，σi为第i类载流子的电导率，μi为第i类载流子的迁移率；
基于计算的所述样品中各类载流子的迁移率，根据公式3，确定所述样品中各类载流子的浓度ni，
σi＝μinie公式3，
式中，e为电子电量。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将样品置于变磁场中，测量所述样品的横向电导率σxx和纵向电导率σxy，包括：
将所述样品置于低温、变磁场中，通过所述样品的电极对所述样品通入电流Ix，记录所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡尚正，折伟林，吴卿，陈慧卿，刘铭，田震，杨海燕，刘兴新，周立庆，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11