CN110907792A - 一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置。在DLTS测试系统上添加光学系统，成为DLTS与DLOS耦合的测试系统，可以同时改变待测样品所处环境的温度和光子能量条件，分别获得不同测试条件下的待测样品的电容值，根据电容值变化分析判断辐照缺陷能级，使得在确定GaN辐照缺陷能级上不受温度的影响，大幅缩短测试时间，并且对被测材料的能级具有选择性。

Description

一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体的说是涉及一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置。

背景技术

目前，随着人们对空间领域的不断探索，在空间技术上取得了长足的进步，随之而来的是对电子器件的可靠性要求越来越高。由于应用在空间领域的电子器件长期处于空间辐射环境中，这就要求所选择的半导体材料具有一定的抗辐射特性。而继硅(Si)和砷化镓(GaAs)之后发展起来的第三代半导体材料氮化镓(GaN)以其宽的禁带展现出的良好的抗辐照性能得到了广泛的研究。大量的研究都着眼于高电子迁移率晶体管(HEMT)，异质结场效应晶体管(HFET)以及异质结双极晶体管(HBT)。其中，GaN HEMT器件因其具有高跨导、高饱和电流、高截止频率、高击穿电压等优良特性得到众多研究单位和研究者的青睐。

但在原生和辐照后的GaN材料中存在着许多种类不同的缺陷，严重影响了GaN材料的电学和光学性能，极大地制约了GaN材料在空间领域中的应用以及空间技术的发展。所以对GaN材料中的缺陷尤其是深能级缺陷进行研究显得格外重要。各种辐照缺陷在材料中生成不同的能级，施主和受主型，在禁带中分布比较广泛。辐照缺陷的产生与材料的初始缺陷密切相关，如导电类型和载流子密度等。辐射引入缺陷能级的作用：(1)作为产生中心，当自由载流子浓度低于平衡值时，产生电子-空穴对，如在反偏pn结或者MOS电容的空间电荷区；(2)作为复合中心，可以从价带俘获空穴，从导带俘获电子，在缺陷中心复合电子-空穴对；(3)作为陷阱中心，首先俘获载流子，接着再发射到原有能级上。辐照缺陷在半导体禁带中引入深能级，对材料的电学性质产生影响：使费米能级向禁带中心漂移，自由多数载流子减少，降低材料的电导率，这种效应叫做载流子去除，减少量随辐射剂量的增加而增加；由于散射，辐照缺陷引起迁移率变化，随着剂量增加而减少；辐射缺陷还对少数载流子寿命产生很大的影响，作为复合中心，降低少数载流子寿命。

因此，如何实现GaN辐照缺陷能级不受温度影响并缩短测试测试时间，同时实现对被测材料的能级选择是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置，在DLTS测试系统上添加光学系统，成为DLTS与DLOS耦合的测试系统，使得确定GaN辐照缺陷能级时不受温度的影响，能大幅缩短测试时间，并且对被测材料的能级具有选择性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，包括：确定GaN辐照缺陷能级的具体实现方法为：

步骤1：改变DLTS与DLOS耦合测试系统中的温度条件和/或光子能量条件，获得不同所述温度条件和/或所述不同光子能量条件下待测样品的电容值；

步骤2：根据不同的脉冲信号接收所述电容值；

步骤3：将不同所述温度条件的不同所述时间宽度下的所述电容值进行计算获得DLTS谱；将不同所述光子能量条件的不同所述时间宽度下的所述电容值进行计算获得DLOS谱；

步骤4：对所述DLTS谱和所述DLOS谱进行缺陷能级分析，获得分析结果。

优选的，所述电容值为所述待测样品的肖特基结产生的瞬态电容值，在所述步骤3中根据所述电容值计算获得得到所述不同温度条件下所述电容值随时间的变化数据和所述不同光子能量条件下所述电容值随时间的变化数据；根据所述变化数据获得所述DLTS谱和/或所述DLOS谱。

优选的，所述步骤4中对所述电容值进行分析的方法包括：

步骤41：选择t₁～t₂时间范围，计算所述不同温度条件下所述电容值的变化值ΔC＝C(t₁)-C(t₂)，得到所述DLTS曲线；计算所述不同光子能量条件下所述电容值的所述变化值ΔC，得到所述DLOS曲线；

步骤42：根据所述DLTS曲线和所述DLOS曲线可得ΔC(t,T)为随着时间t和温度T变化的所述电容值，其中所述DLTS曲线和所述DLOS曲线具有峰值变化，所述峰值对应的陷阱发射时间τ通过测试时间率窗t₁和t₂计算获得

同时得到所述待测样品的所述陷阱发射时间为：

其中E_T-E_V为陷阱能级；σ为俘获截面；γ为与材料有关的常数；

步骤43：通过选择不同的所述时间得到ln(τT²)和1/T的对应值，得到以1/T为横坐标，ln(τT²)为纵坐标的Arrhenius曲线，其中，所述Arrhenius曲线的斜率为陷阱激活能E_a，所述Arrhenius曲线的截距为俘获截面σ_n。

优选的，所述待测样品中每个陷阱的存在是通过所述DLTS曲线和所述DLOS曲线的正负峰来显示的，所述峰的正负号表示是多子陷阱还是少子陷阱，正峰表示少子陷阱，负峰表示多子陷阱，所述峰值的高度与陷阱浓度成正比。

优选的，所述步骤4中对所述电容值的计算过程是对每个所述温度条件下不同时间宽度t_w内的所述电容值进行所述傅里叶变换，公式如下：

U_n＝(e_nt_w)²+(2πn)² (5)

其中，C表示所述电容值；a₀，a_n，b_n为傅里叶系数；U_n表示脉冲电压；S表示电容变化量；n表示测量次数；C₀表示t₀时刻采集的第一个瞬态电容值；e_n表示电子的发射率；t表示时间；N_T表示陷阱浓度；N₀表示初始陷阱浓度；通过上述公式(1)-(6)获得所述电子的发射率e_n。

优选的，以

为纵坐标，

为横坐标，作出所述Arrhenius曲线，其中T表示温度；所述Arrhenius曲线的斜率为陷阱激活能E_a，所述Arrhenius曲线的截距为俘获截面σ_n，所述Arrhenius曲线公式表达如下：

一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的装置，包括：

所述DLTS与DLOS耦合测试系统包括样品室、电容测试仪、温度控制器、单色仪、脉冲发生器、数据采集器和示波器；所述样品室包括腔体，所述腔体上设置有腔盖，所述腔体内设置有探针台，待测样品固定放置在所述探针台上进行测量；所述温度控制器连接所述样品室，控制所述样品室温度；所述单色仪连接所述样品室，控制照射在所述待测样品上的光子能量；所述电容测试仪连接放置于所述探针台上的所述待测样品的两个所述引脚，以及连接所述数据采集器；所述单色仪和所述脉冲发生器均连接所述电容测试仪和所述数据采集器；所述数据采集接收来自所述电容测试仪的不同温度条件下、不同光子能量条件下和不同时间宽度下的电容值，并发送至所述示波器进行显示；所述数据采集器接收所述电容值，并进行傅里叶变换获得Arrhenius曲线，由所述Arrhenius曲线得到陷阱激活能E_a和俘获截面σ_n，确定所述缺陷能级。

优选的，所述样品室包括腔体，所述腔体上设置有腔盖，所述腔体内设置有探针台；测试所述待测样品时，将所述待测试样片固定于所述探针台上，并将所述待测样品上连接肖特基和欧姆的两个引脚分别插入所述电容测试仪的两个插孔内，盖好所述腔盖，并开始对所述腔体抽真空，将所述腔体内的真空度降至10-20毫托范围内，同时确保所述DLTS与DLOS耦合测试系统的所有器件引脚连接正常，所述器件特性稳定。

优选的，所述单色仪的发射端口还设置有红外显微镜，所述单色仪产生的单色光通过所述红外显微镜的聚焦作用，使所述单色光能够精准地打在所述探针台上指定的位置。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法及装置，在DLTS测试系统中添加光学系统，在DLTS测试的基础上可以实现DLOS分析从而探测到更深能级的陷阱态，可以在同一个待测样品上进行热光谱和光学谱，使得对缺陷能级的确定在很大的光子能量范围内，对

和

截面进行直接的、明确的、独立的测量，具有很好的灵敏度，并且在待测样品中存在多个缺陷能级时具有选择性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的DLTS与DLOS耦合测试系统结构示意图；

图2附图为本发明提供的典型的单异质结HEMT器件结构的示意图；

图3附图为本发明提供的不同温度下电容随时间的变化曲线示意图；

图4附图为本发明提供的t₁-t₂时间范围内的DLTS曲线示意图；

图5附图为本发明提供的Arrhenius曲线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，包括：确定GaN辐照缺陷能级的具体实现方法为：

S1：DLTS与DLOS耦合测试系统中的温度控制器传输温控信号至样品室从而控制测试温度条件；单色仪发送不同光子能量的光源至样品室，从而控制测试光子能量条件，利用不同温度条件和/或不同光子能量条件改变待测样品的电容值；

S2：电容测试仪根据接收的脉冲信号接收电容值，并将电容值传输至数据采集器；

S3：数据采集器接收电容值的同时接收脉冲发生器发送的脉冲信号，将不同温度条件的不同时间宽度下的电容值进行计算获得DLTS谱发送至示波器进行显示；将不同光子能量条件的不同时间宽度下的电容值进行计算获得DLOS谱；

S4：对DLTS谱和DLOS谱进行缺陷能级分析，获得分析结果；在其他条件相同的情况下，DLTS谱或DLOS谱上同一位置的峰的大小在不同时间宽度下是变化的，提取不同时间宽度下峰的大小拟合得到Arrhenius曲线，通过计算Arrhenius曲线的斜率便得到缺陷能级。

为了进一步优化上述技术方案，电容值为待测样品的肖特基结产生的瞬态电容值，在S3中数据采集器得到不同温度条件下电容随时间的变化数据和不同光子能量条件下电容值随时间的变化数据。

为了进一步优化上述技术方案，S4中对电容值进行分析的方法包括：

S41：选择t₁～t₂时间范围，计算不同温度条件下电容值的变化值ΔC＝C(t₁)-C(t₂)，得到DLTS曲线；计算不同光子能量条件下电容值的变化值ΔC，得到DLOS曲线；

S42：根据DLTS曲线和DLOS曲线可得ΔC(t,T)为随着时间t和温度T变化的电容值，其中DLTS曲线和DLOS曲线具有峰值变化，峰值对应的陷阱发射时间τ通过测试时间率窗t₁和t₂计算获得

同时得到待测样品的陷阱发射时间为：

其中E_T-E_V为陷阱能级；σ为俘获截面；γ为与材料有关的常数；

S43：通过选择不同的时间得到ln(τT²)和1/T的对应值，得到以1/T为横坐标，ln(τT²)为纵坐标的Arrhenius曲线，其中，Arrhenius曲线的斜率为陷阱激活能E_a，Arrhenius曲线的截距为俘获截面σ_n。

为了进一步优化上述技术方案，待测样品中每个陷阱的存在是通过DLTS曲线和DLOS曲线的正负峰来显示的，峰的正负号表示是多子陷阱还是少子陷阱，正峰表示少子陷阱，负峰表示多子陷阱，峰值的高度与陷阱浓度成正比。

为了进一步优化上述技术方案，S4中对电容值的计算过程是对每个温度条件下脉冲发生器发送的不同时间宽度t_w脉冲内的电容值进行傅里叶变换，公式如下：

U_n＝(e_nt_w)²+(2πn)² (5)

其中，C表示所述电容值；a₀，a_n，b_n为傅里叶系数；U_n表示脉冲电压；S表示电容变化量；n表示测量次数；C₀表示t₀时刻采集的第一个瞬态电容值；e_n表示电子的发射率；t表示时间；N_T表示陷阱浓度；N₀表示初始陷阱浓度；通过上述公式(1)-(6)获得电子的发射率e_n。

为了进一步优化上述技术方案，以

为纵坐标，

为横坐标，作出Arrhenius曲线，其中T表示温度；Arrhenius曲线的斜率为陷阱激活能E_a，Arrhenius曲线的截距为俘获截面σ_n，Arrhenius曲线公式表达如下：

一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的装置，包括：

DLTS与DLOS耦合测试系统包括样品室、电容测试仪、温度控制器、单色仪、脉冲发生器、数据采集器和示波器；样品室包括腔体，腔体上设置有腔盖，腔体内设置有探针台，待测样品固定放置在探针台上进行测量；温度控制器连接样品室，控制样品室温度；单色仪连接样品室，控制照射在待测样品上的光子能量；电容测试仪连接放置于探针台上的待测样品的两个引脚，以及连接数据采集器；单色仪和脉冲发生器均连接电容测试仪和数据采集器；数据采集接收来自电容测试仪的不同温度条件下、不同光子能量条件下和不同时间宽度下的电容值，并传输至示波器进行显示；

数据采集器接收电容值，并进行傅里叶变换获得Arrhenius曲线，由Arrhenius曲线得到陷阱激活能E_a和俘获截面σ_n，确定缺陷能级。

为了进一步优化上述技术方案，样品室包括腔体，腔体上设置有腔盖，腔体内设置有探针台；测试待测样品时，将待测试样片固定于探针台上，并将待测样品上连接肖特基和欧姆的两个引脚分别插入电容测试仪的两个插孔内，盖好腔盖，并开始对腔体抽真空，将腔体内的真空度降至10-20毫托范围内，同时确保DLTS与DLOS耦合测试系统的所有器件引脚连接正常，器件特性稳定。

为了进一步优化上述技术方案，单色仪的发射端口还设置有红外显微镜，单色仪产生的单色光通过红外显微镜的聚焦作用，使单色光能够精准地打在探针台上指定的位置。

实施例

利用DLTS与DLOS耦合测试系统进行测试的流程为：

S1：将待测试样片固定于探针台上，并将待测样品上连接肖特基和欧姆的两个引脚分别插入电容测试仪的两个插孔内；

S2：盖好腔盖，并开始对腔体抽真空，将腔体内的真空度降至10-20毫托范围内；

S3：观察并确保DLTS与DLOS耦合测试系统的所有器件引脚连接正常，器件特性稳定；

S4：进行DLTS测试；

S41：开始测试，通过温度控制器控制样品室温度，使得测试处于不同的温度条件；

S42：通过脉冲发生器控制传输至电容测试仪的时间宽度；电容测试仪测量的肖特基结产生瞬态电容变化量；

S43：数据采集器采集不同的温度条件下的瞬态电容变化量，除去噪声校正后，形成DLTS谱线，每个陷阱的存在是通过正负峰来显示出来的，峰的正负号表示是多子陷阱还是少子陷阱，峰值的高度与陷阱浓度成正比；

S44：测试完毕，将电容测试仪采集到的每个温度条件下的不同时间宽度t_w内的电容值进行傅里叶变换；

S45：根据电容值的傅里叶变换结果，作出Arrhenius曲线一；

S5：进行DLOS测试；

S51：开始测试，通过单色仪控制样品室光子能量强度，使得测试处于不同的光子能量条件；

S52：通过脉冲发生器控制传输至电容测试仪的时间宽度；电容测试仪测量的肖特基结产生瞬态电容变化量；

S53：数据采集器采集不同的光子能量条件下的瞬态电容变化量，除去噪声校正后，形成DLOS谱线，每个陷阱的存在是通过正负峰来显示出来的，峰的正负号表示是多子陷阱还是少子陷阱，峰值的高度与陷阱浓度成正比；

S54：测试完毕，将电容测试仪采集到的每个光子能量条件下的不同时间宽度t_w内的电容值进行傅里叶变换，公式如下：

S55：根据电容值的傅里叶变换结果，作出Arrhenius曲线二；

S6：通过Arrhenius曲线，获得陷阱激活能E_a和俘获截面σ_n。

如图2所示是一个典型的单异质结HEMT器件结构。AlGaN/GaN异质结构是该器件的核心部分。在AlGaN/GaN异质结中，即使不进行任何掺杂，自发极化和压电极化也能在异质结中形成很强的内建电场，调制了氮化物异质结的能带结构，使得异质界面GaN侧的量子阱变得深和窄，导致自由电子聚集到阱中形成面密度高达1×10¹³cm^-2量级的二维电子气(2DEG)。HEMT器件的源极和漏极与材料中的二维电子气形成欧姆接触，源漏电压V_DS形成横向电场，使二维电子气沿异质结界面形成电流I_DS，肖特基势垒栅极利用栅压V_GS的耗尽作用来控制二维电子气的开启和关闭。

深能级瞬态谱(DLTS)法测量半导体深能级缺陷的原理：辐射损伤缺陷在半导体禁带中引入某些能级，其特征表现在对载流子的俘获和发射。这种缺陷能级对载流子的俘获和发射，可以通过监测扰乱稳态荷电条件后pn结反偏置电容的变化测量。深能级瞬态谱(DLTS)技术实质上就是反偏置pn结的高频瞬态电容热扫描法，即利用pn结、肖特基势垒和MOS二极管的电容作为控测缺陷中心电荷态变化的探针，研究缺陷的能级特征(产生率、能级位置和俘获截面等)。

DLTS的原理就是利用深能级具有的发射和俘获电子(空穴)时结电容的瞬态变化特性来确定陷阱的能级位置和俘获截面。在不同温度下，不同位置的电子可以获得能量而从陷阱释放。DLTS测试是通过对二极管器件施加零偏和负偏的脉冲电压，测量电容随时间变化，改变温度得到不同温度下的电容瞬态值，如图3所示，横坐标为时间t，纵坐标为电容值C，ΔC(t,T)为随时间t、温度T变化的电容值。选择t₁～t₂的范围，通过计算电容的变化值ΔC＝C(t₁)-C(t₂)得到的DLTS曲线如图4所示，横坐标为温度T，纵坐标为电容变化值，其中C(t₁)和C(t₂)分别表示t₁和t₂时刻的电容值，ΔC₁₂为t₁和t₂内电容变化值；

为t₁和t₂内电容变化的峰值；T_p为峰值所对应的温度。

已知DLTS曲线中ΔC的峰值对应的发生时间为τ与测试时间率窗t₁和t₂之间的关系为

陷阱的发射时间为

其中：E_T-E_V为陷阱能级；σ为俘获截面；γ为与材料有关的常数，通过选择不同的时间得到ln(τT²)和1/T的对应值，以1/T为横坐标，ln(τT²)为纵坐标，作出Arrhenius曲线如图5所示，其中τ为陷阱的发射时间；由该直线的斜率可以求得陷阱激活能E_a，由该直线的截距求解得到俘获截面σ_n。DLTS方法具有灵敏度高、易于分析的优点。

但需要测试不同温度下的多条曲线，测试时间长。而且受到器件温度限制的影响，DLTS方法分析得到的陷阱的深度被限制在一定范围内，使其只能探测深能级陷阱处于E_C-1.0eV内的N型半导体材料或E_V+1.0eV

V内的P型半导体材料，无法观测到宽禁带材料带中间的陷阱，对于更深能量范围内的能级态则必须采用光激发发射来检测。

深能级光谱(DLOS)法和DLTS法对深能级的热发射检测方法类似，深能级的光发射也会产生电容瞬态。DLOS是一种光激发的缓冲层陷阱分析方法。当光子被送入pn结的耗尽区时，载流子的光诱导发射可以改变深能级占有率，从而导致结电容的变化。这是稳态或瞬态光电容测量的基本思想。如果温度够低，可以忽略俘获载流子的热释放，用经典微分方程给出了光照下能级占有利率的演化：

式中，n_t和p_t＝N_t-n_t是电子和空穴在能级上的浓度；

和

是导带和价带电子发射的光学截面，光截面为单位缺陷的光吸收度；Ф是入射光的强度。

(i)如果在t＝0时，所有中心被空穴填满，p_t(0)＝N_t，n_t(0)＝0，那么相同的测量将根据以下关系得出

谱

(ii)另一方面，如果当t＝0时，如果所有中心被电子填满，n_t(0)＝N_t，p_t(0)＝0，光激发引起的陷阱填充状态的变化可以通过如下微分公式得到

其中，N_t是一个常数，Ф由单色仪给出；光电容的瞬态微分

和陷阱的电子填充数量

呈正比，也就是与光截面

呈正比。

根据公式

式中E^T为电子的结合能，结合光截面

和光子能量E_e，可以得到陷阱的能级。测试中，首先对器件施加负偏压，陷阱被电子填充。光照射器件时，陷阱俘获的电子受到激发，从陷阱释放，将会引起器件电容值变化。记录电容随时间变化的瞬态值，并根据相关公式计算陷阱的位置。

本发明的优点：

1)本发明中光激发避免了实验中器件热现象的限制，相较于DLTS，增加的DLOS分析可以探测到更深能级的陷阱态。

2)本发明可以在很大的光子能量范围内对

导带电子发射的光学截面和

价带电子发射的光学截面进行直接的、明确的、独立的测量，具有很好的灵敏度，并且由于温度相同时，在光子的作用下能够得到更深的缺陷能级，改变光子能量能得到不同的光学截面

和

从而得到不同的缺陷能级，所以在给定的材料中存在多个缺陷能级时具有选择性。

3)本发明将DLOS与DLTS耦合，可以实现在同一个样品上进行热光谱和光学谱分析。

4)本发明实现难度小，不需要大幅度的改变原有测试系统和增加测试部件即可实现。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，其特征在于，包括：确定GaN辐照缺陷能级的具体实现方法为：

步骤1改变测试的温度条件和/或光子能量条件，获得不同所述温度条件和/或不同所述光子能量条件下待测样品的电容值；

步骤2：根据不同的脉冲信号接收所述电容值；

步骤3：将不同所述温度条件的不同时间宽度下的所述电容值进行计算获得DLTS谱；将不同所述光子能量条件的不同所述时间宽度下的所述电容值进行计算获得DLOS谱；

步骤4：对所述DLTS谱和所述DLOS谱进行缺陷能级分析，获得分析结果。

2.根据权利要求1所述的一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，其特征在于，所述电容值为所述待测样品的肖特基结产生的瞬态电容值，在所述步骤3中根据所述电容值计算得到所述不同温度条件下所述电容值随时间的变化数据和所述不同光子能量条件下所述电容值随时间的变化数据；根据所述变化数据获得所述DLTS谱和/或所述DLOS谱。

3.根据权利要求1所述的一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，其特征在于，所述步骤4中对所述电容值进行分析的方法包括：

步骤41：选择t₁～t₂时间范围，计算所述不同温度条件下所述电容值的变化值ΔC＝C(t₁)-C(t₂)，得到所述DLTS曲线；计算所述不同光子能量条件下所述电容值的所述变化值ΔC，得到所述DLOS曲线；

步骤42：根据所述DLTS曲线和所述DLOS曲线可得ΔC(t,T)为随着时间t和温度T变化的所述电容值，其中所述DLTS曲线和所述DLOS曲线具有峰值变化，所述峰值对应的陷阱发射时间τ通过测试时间率窗t₁和t₂计算获得

同时得到所述待测样品的所述陷阱发射时间为：

其中E_T-E_V为陷阱能级；σ为俘获截面；γ为与材料有关的常数；k表示玻尔兹曼常数。

步骤43：通过选择不同的所述时间得到ln(τT²)和1/T的对应值，得到以1/T为横坐标，ln(τT²)为纵坐标的Arrhenius曲线，其中，所述Arrhenius曲线的斜率为陷阱激活能E_a，所述Arrhenius曲线的截距为俘获截面σ_n。

4.根据权利要求3所述的一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，其特征在于，所述待测样品中每个陷阱的存在是通过所述DLTS曲线和所述DLOS曲线的正负峰来显示的，所述峰的正负号表示是多子陷阱还是少子陷阱，正峰表示少子陷阱，负峰表示多子陷阱，所述峰值的高度与陷阱浓度成正比。

5.根据权利要求1所述的一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，其特征在于，所述步骤4中对所述电容值的计算过程是对每个所述温度条件下不同时间宽度t_w内的所述电容值进行所述傅里叶变换，公式如下：

U_n＝(e_nt_w)²+(2πn)² (5)

其中，C表示所述电容值；a₀，a_n，b_n为傅里叶系数；U_n表示脉冲电压；S表示电容变化量；n表示测量次数；C₀表示t₀时刻采集的第一个瞬态电容值；e_n表示电子的发射率；t表示时间；N_T表示陷阱浓度；N₀表示初始陷阱浓度；通过上述公式(1)-(6)获得所述电子的发射率e_n。

6.根据权利要求5所述的一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的方法，其特征在于，以

为纵坐标，

为横坐标，作出所述Arrhenius曲线，其中T表示温度；所述Arrhenius曲线的斜率为陷阱激活能E_a，所述Arrhenius曲线的截距为俘获截面σ_n，所述Arrhenius曲线公式表达如下：

7.一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的装置，其特征在于，包括：所述DLTS与DLOS耦合测试系统包括样品室、电容测试仪、温度控制器、单色仪、脉冲发生器、数据采集器和示波器；

所述样品室包括腔体，所述腔体上设置有腔盖，所述腔体内设置有探针台，待测样品固定放置在所述探针台上进行测量；

所述温度控制器连接所述样品室，控制所述样品室温度；所述单色仪连接所述样品室，控制照射在所述待测样品上的光子能量；所述电容测试仪连接放置于所述探针台上的所述待测样品的两个引脚，以及连接所述数据采集器；所述单色仪和所述脉冲发生器均连接所述电容测试仪和所述数据采集器；所述数据采集接收来自所述电容测试仪的不同温度条件下、不同光子能量条件下和不同时间宽度下的电容值，并传输至所述示波器进行显示；

所述数据采集器接收所述电容值，并进行傅里叶变换获得Arrhenius曲线，由所述Arrhenius曲线得到陷阱激活能E_a和俘获截面σ_n，确定所述缺陷能级。

8.根据权利要求7所述的一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的装置，其特征在于，所述样品室包括腔体，所述腔体上设置有腔盖，所述腔体内设置有探针台；测试所述待测样品时，将所述待测试样片固定于所述探针台上，并将所述待测样品上连接肖特基和欧姆的两个引脚分别插入所述电容测试仪的两个插孔内，盖好所述腔盖，并对所述腔体抽真空；测试时将所述腔体内的真空度降至10-20毫托范围内，并且所述DLTS与DLOS耦合测试系统的所有器件引脚连接正常，所述器件特性稳定。

9.根据权利要求7所述的一种DLTS结合DLOS确定GaN辐照缺陷能级的装置，其特征在于，所述单色仪的发射端口还设置有红外显微镜，所述单色仪产生的单色光通过所述红外显微镜照射至所述探针台上。

Images