【国家标准(GB)】 非掺杂半绝缘砷化镓单晶深能级EL2浓度红外吸收测试方法

GB/T 17170—1997
目前没有查阅到“半绝缘化镓深能级EL2浓度红外吸收测试方法”的国际标准和国外先进标准。“半绝缘砷化镓EL2浓度红外吸收测试方法”曾制定了电子部行业标准—SJ3249.4-89。原标准测量时，要求试样厚度范围为2mm~4mm，试样表面要求进行双面抛光。由于半导体工艺过程所使用的半绝缘碑化镓晶片厚度为0.5mm左右，故原标准规定的试样厚度已不能满足实际需要。本标准的制定，扩充了原电子部标准SJ3249.4-89的内容，增加了半绝缘砷化镓薄片EL2浓度测量，解决了薄片试样微区分析的测量技术。本标准的制定具有很好的实用性。本标准从1998年8月1日起实施。本标准由中国有色金属工业总公司提出。本标准由中国有色金属工业总公司标准计量研究所归口。本标准由电子工业部第四十六研究所负责起草本标准主要起草人：李光平、汝琼娜、李静、段曙光、何秀坤。本标准于1997年12月首次发布。本标准实施之日起，原电子部行业标准SJ3249.489作废。588
1范围
中华人民共和国国家标准
非掺杂半绝缘砷化镓单晶深能级EL2浓度红外吸收测试方法
Test method for deep level EL2 concentration of undopedsemi-insulating monocrystal gallium arsenideby measurement infrared absorption methodGB/T 17170
本标准规定了非掺杂半绝缘砷化镓单晶及其晶片深能级EL2浓度红外吸收测试方法。1997
本标准适用于电阻率大于10'0·cm的非掺杂半绝缘碑化镓单晶及其晶片深能级EL2浓度的测定。
本标准不适用于掺铬半绝缘砷化镓试样深能级EL2浓度测定，2方法原理
非掺杂半绝缘砷化中EI.2浓度深电子陷阱的红外吸收系数α与EL2浓度具有对应关系，测量1.0972um处的红外吸收系数并由经验校准公式可计算出EL2浓度（红外吸收系数与EI.2浓度的关系详见附录A)。
3测量仪器
3.1分光光度计：能在0.8μm～2.5μm范围扫描且零线吸光度起伏不大于士0.002。3.2样品架：具有可调功能，对于厚度为2mm~~4mm的试样，使用光栏孔径为1mmX6mm的样品架；对于厚度为0.4mm~0.6mm的试样，使用光栏孔径为（0.3~0.5)mm×6mm的可调样品架。3.3厚度测量仪：精度为10μm。4试样制备
4.1厚度为2mm～4mm的试样，研磨后双面抛光，使两表面呈光学镜面。4.2厚度为0.4mm~～0.6mm的试样，用解理法将试样平行解理成一窄条，窄条宽度为被测试样所需厚度；厚度为2mm～4mm试样，长度大于6mm（见图1）。解理面应星镜面，满足测量要求。(a）厚度为0.4mm～0.6mm试样
(b）切割的窄条试样
E和 S-两平行解理面;一原始试样厚度;D一试样测量厚度图1窄条试样剖面图
国家技术监督局1997-12-22批准1998-08-01实施
5测试步骤
5.1厚度2mm～4mm试样。
GB/T 17170-
5.1.1将光栏孔径为1mm×6mm的空样品架置光路上。5.1.2以吸收方法进行扫描，作零线校准，仔细调整仪器，使得在0.8uml~2.51m范用零线吸光度波动不大于士0.002。
5.1.3将双面研磨抛光的试样置于光路，使光束对准测量位置。5.1.4在0.8um~2.5um范围测量试样吸收光谱，得到吸光度A--—波长曲线（见图2）。
5.1.5按所选择的试样，重复测量三次，计算吸光度的平均值0.69
样品厚度0.386crml
波长（μm）
图2典型半绝缘砷化试样的吸收光谱5.2厚度0.4mm~~0.6mm试样。
5.2.1将光栏孔径为（0.3mm~0.5mm）×6mm的可调样品架置于样品光路上，使得通过样品架.上.光栏的光束能量不低于未加光时开孔能量的15%。5.2.2仪器零线校准按5.1.2进行。5.2.3将解理的窄条试样放入可调样品架，然后置了试样光路中，使光束对准测量位置，测量光路如图3所示。
透射光
图3窄条试样测量光路图
5.2.4按5.1.4记录吸光度A与波长入曲线。5.2.5按所选择的试样，重复测量三次，计算吸光度的平均值。590
6测量结果计算
6.1深能级EI.2浓度计算
GB/T 17170 --1997
根据分光光度计记录的试样吸收光谱图.由公式（1)计算出FI.2滚度：N32-1. 25X1016α *
式中：NEl.2----EI2浓度cm ;
α-EL2吸收系数，Cm-|,此内容来自标准下载网
1.25×1016---标定因了,cm。
α由公式(2)计算：
式中：D—试样厚度.cn;
A和A4z---光谱图中1.0972um和2.0um处所对应的吸光度值。6.2典型试样EL2浓度的计算示例6.2.1已知试样厚度为0.386cm。6.2.2如图2查得A和A分别为0.487和0.293。6.2.3将A和A2值代人公式（2)，计算α值_0. 4870.293×lm10
=1.16(cm\)
6.2.4试样EI.2浓度为：
NeL2= 1. 25X101 × 1. 16
=1.45X101(cm 3)
7精密度
本方法单个实验室测量精密度为土10%。8实验报告
8.1实验报告应包括如下内容：
a）试样来源及编号；
b）图示试样解理面及测量位置；c）测试仪器型号、选用参数和测量光孔；d）吸收系数和EI.2浓度：
e）本标准编号；
(）操作者和测试单位；
g）测试日期。
GB/T17170---1997
附录A
（标握的附录）
非掺杂半绝缘砷化镓单晶深能级EL2浓度红外吸收测试方法
补充说明
A1研究表明，砷化镓近红外吸收带完全由El2光电离引起，因此波长为入的红外吸收系数α入）可表示为：
()Nf.o()(1J)(a)
式中：α--EL2吸收系数,cm-;
-EL2浓度cm
f-—-电子占据率；
.(a)和()分别是波长入处EL2的电子和空穴光电离截面。（AI）
对于n型碑化镓，费米能级位于EL2能级之上，绝大部分EL2被电子占据，即f一1，故上式可简化为：
(() := Nr20.()
因此测出α(a)和NEL2可获得NEl.2和α(A)间转换的标定因子()。(A2)
A2本标准采用了Martin的（1.0972)=-（1.25×10°cm\\）1。使用该标定因子的前提是：（1)f，=1：2)α(入)完全由EL2光电离引起。根据分析结果，大部分n型半绝缘砷化镓的f，在0.78~~0.98范围内。在1.0972μm处E1.2电子和空穴光电离截面不同，0.（1.0972μm）=3%（1.0972um），因此f，较小，(A1)到（A2)式的简化不能成立。随着电子占据率的减少，该方法可靠性降低，592
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。