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一种测量半导体晶体光吸收的新方法

东北大学的研究人员揭示了有关全向光致发光(ODPL)光谱的更多细节,这种光谱是一种用光探测半导体晶体以检测缺陷和杂质的方法。

东北大学材料科学家Kazunobu Kojima说:“我们的发现证实了ODPL测量的准确性,并显示了通过ODPL方法测量晶体的光吸收的可能性,这使该过程更加容易。”

在使用氮化物半导体(特别是氮化铝镓(AlGaN))的高效电子和光学器件(例如紫外线,蓝色和白色发光二极管(LED)以及高频晶体管)的开发中已取得了长足进步,氮化铟镓(InGaN)和氮化镓(GaN)。

GaN具有大的带隙能量,高击穿场和高饱和电子速度,因此是适合功率器件的材料。

制造商非常需要能够检测晶体缺陷并测试其效率。在这种高质量的晶体中,非辐射复合中心(NRC)的浓度可以很好地预测晶体的质量。

ni没光谱,深层瞬态光谱和光致发光(PL)光谱是检测点缺陷的估算技术,这些缺陷是NRC的来源。PL光谱法很有吸引力,因为它不需要电极和触点。

ODPL由小岛及其研究团队于2016年首次提出,是PL光谱的一种新颖形式,它通过使用积分球来量化样品半导体晶体中辐射的量子效率来测量PL强度。它是非接触式,非破坏性的,适用于用于室内照明的LED和电动汽车晶体管的大型GaN晶片。但是,迄今为止,ODPL中形成的两峰结构的起源仍然难以捉摸。

Kojima和他的团队将ODPL和标准PL(SPL)光谱学实验结合在GaN晶体上,在12 K和300 K之间的不同温度(T)下进行。GaN的NBE发射的ODPL光谱与SPL光谱的强度比(r)在低于基本吸收边能量(Eabs)的条件下,光子能量(E)呈线性下降的斜率.r中获得的斜率对应于所谓的Urbach-Martienssen(UM)吸收尾巴,这在许多半导体晶体中都观察到。

因此,由于UM尾部,存在GaN晶体的NBE发射周围的ODPL光谱中的两峰结构的起源。

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