半导体材料与器件表征技术pdf电子书版本下载

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第1章 电阻率 1

1.1 简介 1

1.2 两探针与四探针 1

练习1.1 2

1.2.1 修正因子 5

练习1.2 7

练习1.3 7

练习1.4 8

1.2.2 任意形状样品的电阻率 10

1.2.3 测量电路 13

1.2.4 测量偏差和注意事项 13

1.3 晶片映像 15

1.3.1 二次注入 16

1.3.2 调制光反射 17

1.3.3 载流子发射（CI） 18

1.3.4 光密度测定法 19

1.4 电阻率分布 19

1.4.1 微分霍耳效应（DHE） 20

练习1.5 21

1.4.2 扩展电阻剖面分布（SRP） 22

1.5 非接触方法 26

1.5.1 涡流 26

1.6 电导率类型 29

1.7 优点和缺点 31

附录1.1 以掺杂浓度为函数的电阻率 32

附录1.2 本征载流子浓度 34

习题 34

参考文献 41

第2章 载流子和掺杂浓度 48

2.1 简介 48

2.2 电容-电压测量 48

2.2.1 微分电容 48

2.2.2 带差 54

2.2.3 最大-最小MOS-C电容 55

练习2.1 57

2.2.4 积分电容 58

2.2.5 汞探针接触 58

2.2.6 电化学C-V剖面分析 59

2.3 电流-电压测量 61

2.3.1 MOSFET衬底电压-栅电压 61

2.3.2 MOSFET阈值电压 62

2.3.3 扩展电阻 63

2.4 测量误差和注意事项 63

2.4.1 德拜长度和击穿电压 64

2.4.2 串联电阻 65

练习2.2 67

2.4.3 少数载流子和界面陷阱 68

2.4.4 二极管边缘电容和寄生电容 69

2.4.5 过量漏电流 70

2.4.6 深能级杂质／陷阱 70

2.4.7 半绝缘衬底 72

2.4.8 仪器限制 72

2.5 霍耳效应 72

2.6 光学技术 75

2.6.1 等离子体共振 75

2.6.2 自由载流子吸收 76

2.6.3 红外光谱 77

2.6.4 光致发光 79

2.7 二次离子质谱 79

2.8 卢瑟福背散射 80

2.9 侧向分布 81

2.10 优点和缺点 82

附录2.1 并联还是串联 84

习题 84

参考文献 90

第3章 接触电阻、肖特基势垒及电迁移 98

3.1 简介 98

3.2 金属-半导体接触 98

3.3 接触电阻 101

3.4 测量技术 104

3.4.1 两终端接触电阻方法 105

练习3.1 107

3.4.2 多接触电阻方法 108

3.4.3 四终端接触电阻方法 116

3.4.4 六终端接触电阻方法 120

3.5 肖特基势垒高度 122

3.5.1 电流-电压 123

3.5.2 电流-温度 124

3.5.3 电容-电压 125

3.5.4 光电流 125

3.5.5 方法比较 126

3.6 电迁移 127

3.7 优点和缺点 131

附录3.1 用于半导体接触的合金 132

习题 133

参考文献 139

第4章 串联电阻、沟道长度与宽度、阈值电压及热载流子 147

4.1 简介 147

4.2 pn结二极管 147

4.2.1 电流-电压 147

4.2.2 开路电压延迟 149

4.2.3 电容-电压 150

4.3 肖特基势垒二极管 150

4.3.1 串联电阻 150

4.4 太阳能电池 153

4.4.1 多光强度法 154

4.4.2 常光强法 155

4.4.3 并联电阻 156

4.5 双极结型晶体管 157

4.5.1 发射极电阻 159

4.5.2 集电极电阻 160

4.5.3 基极电阻 160

4.6 MOSFET 163

4.6.1 串联电阻和沟道长度—Ⅰ-V 163

4.6.2 沟道长度-电容-电压法 172

4.6.3 沟道宽度 173

4.7 MESFET和MODFET 175

4.8 阈值电压 177

练习4.1 178

4.9 热载流子 181

4.10 优、缺点 183

附录4.1 肖特基二极管电流-电压方程 183

习题 184

参考文献 190

第5章 缺陷 197

5.1 简介 197

5.2 产生-复合理论 198

5.2.1 理论轮廓 198

5.2.2 数学描述 200

5.3 电容的测量 203

5.3.1 稳态测量法 203

5.3.2 瞬态测量法 204

练习5.1 207

5.4 电流的测量 211

5.5 电荷测量法 213

5.6 深能级瞬态谱（DLTS） 214

5.6.1 传统的DLTS 214

练习5.2 216

5.6.2 界面陷阱电荷的DLTS测量方法 221

5.6.3 光学DLTS和扫描DLTS 223

5.6.4 注意事项 225

5.7 热激发电容和电流的测量 228

5.8 正电子湮灭光谱学 229

5.9 优缺点比较 232

附录5.1 激活能以及俘获截面 232

附录5.2 时间恒定下的解 234

附录5.3 Si和GaAs的性质 235

习题 239

参考文献 243

第6章 氧化物、界面陷阱电荷及氧化物完整性 251

6.1 简介 251

6.2 固定氧化物陷阱和可动电荷 252

6.2.1 电容-电压曲线 252

练习6.1 257

6.2.2 平带电压 257

练习6.2 259

练习6.3 260

6.2.3 电容测量 261

练习6.4 262

6.2.4 固定电荷 263

6.2.5 栅-半导体功函数差 264

6.2.6 氧化物陷阱电荷 266

6.2.7 可动电荷 268

6.3 界面陷阱电荷 271

6.3.1 低频（准静态）方法 271

6.3.2 电导方法 275

6.3.3 高频方法 277

6.3.4 电荷泵方法 279

6.3.5 MOSFET亚阈值电流方法 284

6.3.6 其他方法 286

6.4 氧化物完整性 286

练习6.5 287

6.4.1 Fowler-Nordheim隧穿 288

6.4.2 直接隧穿 289

6.4.3 氧化物完整性测量 290

6.4.4 氧化物击穿统计 292

6.4.5 氧化物厚度测量 294

6.5 优点和缺点 295

附录6.1 电容测量技术 296

附录6.2 Fowler-Nordheim和直接隧穿方程 297

习题 299

参考文献 302

第7章 载流子寿命 310

7.1 简介 310

7.2 复合寿命与表面复合速率 311

7.3 产生寿命与表面产生速率 315

7.4 复合寿命——光学测量 316

7.4.1 光电导衰减法 316

7.4.2 短路电流与开路电压衰减法 321

7.4.3 光荧光衰减技术 322

7.4.4 表面光伏技术 323

练习7.1 325

练习7.2 328

7.4.5 稳态短路电流 329

7.4.6 自由载流子吸收 331

7.4.7 电子束感应电流 332

7.5 复合寿命的电学测量 334

7.5.1 二极管的电流-电压曲线 334

7.5.2 反向恢复法 335

7.5.3 开路电压延迟法 337

7.5.4 脉冲MOS电容法 340

7.5.5 其他技术 344

7.6 产生寿命 344

7.6.1 栅控二极管 344

7.6.2 脉冲MOS电容法 348

7.7 优点与缺点 354

附录7.1 光激发 355

附录7.2 电激发 361

习题 362

参考文献 365

第8章 迁移率 375

8.1 简介 375

8.2 电导迁移率 375

8.3 霍尔效应和霍尔迁移率 376

8.3.1 基本方程（在均匀样品中） 376

练习8.1 377

8.3.2 非均匀薄膜样品的测量 381

8.3.3 多层膜的测量 383

8.3.4 样品的几何构形及测量电路 385

8.4 磁阻迁移率 388

8.5 飞行时间法——漂移迁移率 391

练习8.2 394

8.6 MOSFET迁移率 397

8.6.1 有效迁移率 397

8.6.2 场效应迁移率 402

8.6.3 饱和迁移率 403

8.7 不同测量方法的优缺点 404

附录8.1 半导体体迁移率 404

附录8.2 半导体表面迁移率 406

习题 407

参考文献 411

第9章 光学表征 419

9.1 简介 419

9.2 光学显微镜 420

9.2.1 分辨率、放大率和对比度 421

9.2.2 暗场、相对比度和干涉对比度显微镜 423

9.2.3 共焦光学显微镜 425

9.2.4 缺陷腐蚀 427

9.2.5 近场光学显微镜 428

9.3 椭圆偏振光测量技术 430

9.3.1 原理 430

9.3.2 消光型椭偏术 432

9.3.3 旋转检偏椭偏术 433

9.3.4 光谱（分光）型椭偏术 434

9.3.5 应用 434

9.4 透射 435

9.4.1 原理 435

9.4.2 仪器 437

9.4.3 应用 441

9.5 反射 442

9.5.1 原理 442

9.5.2 应用 444

练习9.1 447

9.5.3 内反射红外显微镜 448

9.6 光散射 449

9.7 调制光谱 450

9.8 干涉显微镜 451

9.9 线宽 453

9.9.1 光学-物理方法 453

9.9.2 电学方法 455

9.10 光致发光 457

9.11 发射显微镜 460

9.12 拉曼光谱 461

9.13 优势和不足 463

附录9.1 透射方程式 464

附录9.2 半导体材料的吸收系数和反射率 466

习题 467

参考文献 470

第10章 物理化学特性的表征 478

10.1 简介 478

10.2 电子束技术 479

10.2.1 扫描电子显微镜 480

10.2.2 电压对比 484

10.2.3 俄歇电子能谱 485

练习10.1 486

10.2.4 电子微探针 489

10.2.5 透射电子显微镜 494

10.2.6 电子束感应电流 498

10.2.7 阴极荧光 500

10.2.8 低能、高能电子衍射 501

10.3 离子束技术 502

10.3.1 二次离子质谱 502

10.3.2 卢瑟夫背散射谱 507

10.4 X射线和伽马射线 512

10.4.1 X射线荧光 513

10.4.2 X射线光电子谱 515

10.4.3 X射线形貌测量 518

10.4.4中子活性分析 521

10.5 扫描探针显微镜 523

10.5.1 扫描隧道显微镜 523

10.5.2 原子力显微镜 525

10.6 优点和缺点 527

习题 529

参考文献 530

附表 541