磁场作用下冷热探针测硅片的载流子浓度

0 引言

玩具直升机结构半导体材料按照导电类型分为n 型半导体和p 型半导体。微电子和太阳电池行业中半导体基体材料的掺杂浓度是一个非常重要的电学性能参数。实际生产中测量材料的掺杂浓度有传统的ＫＭＫ理论计算方法、基于场终止型IGBT 方法

[1,2]

以及最近的几种实验测量方法

[3,4,5,6,7,8]

。但是传统的理

论方法计算复杂，最近的实验测量方法则实验设备复杂，造价昂贵。笔者借助改进的冷热探针法测试系统即使得冷热探针的温度差可变，测出冷热探针温差电动势与冷热探针温度差之间的变化关系。最终发现通过origin 作图线性拟合得到该图得斜率，代入相关公式与材料的参数可以计算出半导体材料的掺杂浓度。

1 实验原理

当两个不同的半导体（或者导体）a 和b 两端相连，如两个接头A 和B 具有不同的温度T 1和T 2，

则b 的两个端口中便会产生温差电动势ξ。这个效应是1821年由塞贝克发现的，称为塞贝克效应，温差电动势称为塞贝克电动势。有关理论

烘干窑

[9]

表明：对于p 型半导体有

213

()()2

p k T T ξα+−

(1)

对于n 型半导体有

0213()()2

n k

T T q ξα=−+− (2)金刚石碎片

沥青电加热器

式中0k 为波尔兹曼常数，q 为基本电荷常数，

p α、n α是跟半导体材料的掺杂浓度为有关的一个物理量，

p v

N α=− （3） ln n c

N α=−

（4）

HDPE多孔加筋缠绕波纹管（3）、（4）式中p 为p 型半导体掺的多数载流子浓度，约等于材料的掺杂浓度；n 为n 型半导体多数载流子浓度，约等于材料的掺杂浓度。v N 为半导体材料的有效价带状态浓度，

c N 为半导体材料的有效导带状态浓度。可以看出，对于同样的测试条件p 型半导体和n 型半导体冷热两端的电动势符号相反；对于特定的半导体材料，冷端和热端之间的温差电动势ξ在一定温度范围内下与冷热两端温差（T2-T1）成正比[10,11]。做出T ξ−图，线性拟合得到斜率代入（1）或（2）计算出p α或n α，

水燃料

代入（3）或者（4）即可求得材料的掺杂浓度。

of thermoelectromotive force on teperature contrast was graphed. The results showed that when temperature is below 120℃, thermoelectromotive force is proportional to temperature contrast. The related theoretical analysis was presented. Finally, it was found that thermoelectromotive force improved when the experiment measurement equipment was put in magnetic fields .

Keywords:thermoelectromotive force;electric conduction type;doping concentration; magnetic fields

基金项目：上海市大学生科技创新项目。

本文发布于:2024-09-24 21:26:35，感谢您对本站的认可！

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