一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，涉及半导体技术领域，包括以下步骤：S1，根据氮化物单体位错的缺陷选择刻蚀方法；S2，表征刻蚀坑的形貌，确定氮化物单体位错的类型；S3，表征氮化物单体位错暗态下表面电势；S4，表征氮化物单体位错紫外光下表面电势；S5，基于表面电势，建立能带模型，获得氮化物单体位错光电性能。本发明专利技术根据刻蚀坑的形貌辨别出螺位错、刃位错、混合位错，解决紫外光辅助开尔文探针力显微镜无法分辨单体位错的问题。本发明专利技术应用于半导体技术领域。

A method to evaluate the photoelectric properties of dislocation defect micro region

【技术实现步骤摘要】
一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法
本专利技术涉及半导体
，具体涉及一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法。
技术介绍
氮化物材料禁带宽度大、热导率高、热稳定和化学稳定性好，是制作紫外光电子器件和电力电子器件的理想材料。然而由于外延生长所用异质衬底与外延层之间存在热失配和晶格失配，导致材料中产生大量位错缺陷。为了实现高性能高可靠性器件，理解这些缺陷对氮化物光电性能影响十分必要。目前，研究者对氮化物中位错对材料光电性能影响作出了一些探索。在材料性能方面，位错是非辐射复合中心和散射中心，会降低材料的发光效率和载流子迁移率。在器件性能方面，螺位错是造成器件漏电流的主要因素，刃位错则会影响探测器光电流。然而由于缺乏直接的观测手段，单一位错对于氮化物光电性能影响的机理尚不清楚。目前已有一些微区表征位错性能的方法，但是存在一定问题。将透射电子显微镜(TEM)与阴极射线荧光(CL)结合能够实现对位错的微区表征，但是只可以得到位错对材料光学性能影响的信息，简略估算位错处载流子扩散长度。弹道电子发射显微镜(BEEM)以及导电原子力显微镜(C-AFM)能够表征单个位错对器件漏电流以及肖特基接触的影响，但是只能得到螺位错的电学信息，并且无法获得刃位错和混合位错对氮化物电学性能的影响。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，根据刻蚀坑的形貌辨别出螺位错、刃位错、混合位错，解决紫外光辅助开尔文探针力显微镜无法分辨单体位错的问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，包括以下步骤：S1，根据氮化物单体位错的缺陷选择刻蚀方法；S2，表征刻蚀坑的形貌，确定氮化物单体位错的类型；S3，表征氮化物单体位错暗态下表面电势；S4，表征氮化物单体位错紫外光下表面电势；S5，基于表面电势，建立能带模型，获得氮化物单体位错光电性能。进一步改进的，步骤S1中，所述氮化物单体为AlN或AlGaN或GaN或InGaN或InN；所述刻蚀方法为热腐蚀液刻蚀法。进一步改进的，所述热腐蚀液刻蚀法包括以下步骤：用聚四氟乙烯反应釜或刚玉坩埚盛装腐蚀液，再用烘干箱或热板对聚四氟乙烯反应釜或刚玉坩埚加热；刻蚀时的加热温度为180℃～200℃，刻蚀时间90min～120min。进一步改进的，所述腐蚀液为浓磷酸溶液或熔融氢氧化钾，所述浓磷酸溶液的浓度为85％。进一步改进的，步骤S2中，采用原子力显微镜表征刻蚀坑的形貌。进一步改进的，步骤S3中，通过采用原子力显微镜并选择原子力显微镜中的KPFM模式，表征氮化物单体位错暗态下表面电势。进一步改进的，步骤S4中，在氮化物样品表面加一束紫外光，然后采用原子力显微镜并选择原子力显微镜中的KPFM模式测试紫外光照下单体位错表面电势。进一步改进的，所述紫外光的光源为紫外LED灯或紫外激光或氙灯。进一步改进的，步骤S5中，基于表面电势和样品费米能级的关系，建立能带模型，获得氮化物单体位错处光电性能。进一步改进的，所述表面电势和样品费米能级的关系为：其中，VDC为表面电势，Ef为费米能级，为针尖功函数，表示样品功函数，表示样品的电子亲和能，e表示单个电子携带电荷量，Ec表示导带底能量。(三)有益效果本专利技术实现位错缺陷微区光电性能测评的方法的基本原理是：利用氮化物单体位错的缺陷选择刻蚀方法，基于刻蚀坑的形貌判断出螺位错、刃位错、混合位错，然后采用紫外光辅助开尔文探针力显微镜表征单体位错的表面电势，分析单体位错光电性能。本专利技术在常规紫外光辅助开尔文探针力显微镜测试基础上，基于氮化物样品的缺陷选择刻蚀方法处理，根据刻蚀坑的形貌辨别出螺位错、刃位错、混合位错，解决紫外光辅助开尔文探针力显微镜无法分辨单体位错的问题，实现对单体位错光电性能的测评。本专利技术具有操作简单，方法新颖，结果准确的优点。附图说明图1为本专利技术提供的实现氮化物微区单体位错缺陷光电性能测评方法流程图；图2为本专利技术提供的实现氮化物微区单体位错缺陷光电性能测评方法示意图。图中：21、浓磷酸溶液；22、聚四氟乙烯反应釜；23、uGaN样品；24、烘干箱；25、原子力显微镜；26、紫外光。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参照图1至图2，一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，包括以下步骤：S1，根据氮化物单体位错的缺陷选择刻蚀方法；S2，表征刻蚀坑的形貌，确定氮化物单体位错的类型；S3，表征氮化物单体位错暗态下表面电势；S4，表征氮化物单体位错紫外光26下表面电势；S5，基于表面电势，建立能带模型，获得氮化物单体位错光电性能。本实施例实现位错缺陷微区光电性能测评的方法的基本原理是：利用氮化物单体位错的缺陷选择刻蚀方法，基于刻蚀坑的形貌判断出螺位错、刃位错、混合位错，然后采用紫外光26辅助开尔文探针力显微镜表征单体位错的表面电势，分析单体位错光电性能。本实施例在常规紫外光26辅助开尔文探针力显微镜测试基础上，基于氮化物样品的缺陷选择刻蚀方法处理，根据刻蚀坑的形貌辨别出螺位错、刃位错、混合位错，解决紫外光26辅助开尔文探针力显微镜无法分辨单体位错的问题，实现对单体位错光电性能的测评。本实施例具有操作简单，方法新颖，结果准确的优点。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，步骤S1中，氮化物单体为AlN或AlGaN或GaN或InGaN或InN；刻蚀方法为热腐蚀液刻蚀法。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，热腐蚀液刻蚀法包括以下步骤：用聚四氟乙烯反应釜22或刚玉坩埚盛装腐蚀液，再用烘干箱24或热板对聚四氟乙烯反应釜22或刚玉坩埚加热；刻蚀时的加热温度为180℃～200℃，刻蚀时间90min～120min。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，腐蚀液为浓磷酸溶液21或熔融氢氧化钾，浓硫酸的浓度为85％。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，步骤S2中，采用原子力显微镜25表征刻蚀坑的形貌。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，步骤S3中，通过采用原子力显微镜25并选择原子力显微镜25中的KPFM模式，表征氮化物单体位错暗态下表面电势。其中，KPFM模式为开尔文探针力显微模式。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，步骤S4中，在氮化物样品表面加一束紫外光26，然后采用原子力显微镜25并选择原子力显微镜25中的KPFM模式测试紫外光26照下单体位错表面电势。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，紫外光26的光源为紫外LED灯或紫外激光或氙灯。本实施例中，作为上述技术方案的进一步改进，步骤S5中，基于表面电势和样品费米能级的关系，建立能带模型，获得氮化物单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，根据氮化物单体位错的缺陷选择刻蚀方法；/nS2，表征刻蚀坑的形貌，确定氮化物单体位错的类型；/nS3，表征氮化物单体位错暗态下表面电势；/nS4，表征氮化物单体位错紫外光下表面电势；/nS5，基于表面电势，建立能带模型，获得氮化物单体位错光电性能。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，根据氮化物单体位错的缺陷选择刻蚀方法；
S2，表征刻蚀坑的形貌，确定氮化物单体位错的类型；
S3，表征氮化物单体位错暗态下表面电势；
S4，表征氮化物单体位错紫外光下表面电势；
S5，基于表面电势，建立能带模型，获得氮化物单体位错光电性能。


2.根据权利要求1所述的实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，其特征在于，步骤S1中，所述氮化物单体为AlN或AlGaN或GaN或InGaN或InN；所述刻蚀方法为热腐蚀液刻蚀法。


3.根据权利要求2所述的实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，其特征在于，所述热腐蚀液刻蚀法包括以下步骤：用聚四氟乙烯反应釜或刚玉坩埚盛装腐蚀液，再用烘干箱或热板对聚四氟乙烯反应釜或刚玉坩埚加热；刻蚀时的加热温度为180℃～200℃，刻蚀时间90min～120min。


4.根据权利要求3所述的实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，其特征在于，所述腐蚀液为浓磷酸溶液或熔融氢氧化钾，所述浓磷酸溶液的浓度为85％。


5.根据权利要求1所述的实现位错缺陷微区光电性能测评的方法，其特征在于，步骤S2中，采用原子力...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎大兵，开翠红，孙晓娟，贾玉萍，蒋科，石芝铭，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22