半导体物理实验指导书模板

半导体物理实验指导书张国军薛晨阳刘文怡熊继军等电子与计算机科学技术学院电子科学与技术系2010．12实验一MOS结构高频C—V特性测试一、实验目的1．熟悉Agilent4284A的基本功能和使用方法。2．掌握P型（或N型）半导体MOS结构的高频C-V特性及其测试方法。3．掌握利用高频C-V特性曲线得出二氧化硅层厚度及衬底掺杂浓度的方法。二、实验器材1．Agilent4284A1台。2.测试台，包括样品台，探针等。3．元器件：EFM959M179(A),3SK29等。4.导线若干三、实验说明1．首先学会使用Agilent4284A。2．使用探针时注意力度，用力过大会损坏芯片，用力过小会引起接触不良。四、实验内容和步骤实验内容：（1）测量MOS结构高频C—V特性。（2）确定二氧化硅层厚度。（3）确定衬底掺杂浓度。实验步骤：（1）在固定栅压上加一个高频的小信号（1MHz）。（2）缓慢的改变栅压（从负值变到正值），测出高频的C-V特性。（3）从高频的C-V特性曲线上得出Ci和Cm，从而根据公式求出氧化层的厚度di和掺杂浓度NA或ND(也可以查表获得)。注：iiiCd0,mimiisscmCCCdd)(,iAABsscmnNNqTKdln420五、实验报告要求1．整理实验结果，打印测量结果曲线。2．小结实验心得体会。3．回答思考题。当栅压在形成反型层之前迅速突变时，高频C-V特性将发生怎样的变化？实验二MOS结构准静态C—V特性测量一、实验目的1．进一步熟悉Agilent4284A的基本功能和使用方法。2．掌握MOS结构的高、低频C—V特性的测量方法。3．学会利用高、低频C—V特性曲线确定界面态密度及其分布。二、实验器材1．Agilent4284A1台。2.测试台，样品台，探针等。3．元器件：EFM959M179(A),3SK29等。4.导线若干。三、实验说明1．首先学会使用Agilent4284A。2．使用探针时注意力度，用力过大会损坏芯片，用力过小会引起接触不良。四、实验内容和步骤实验内容：（1）测量MOS结构的高、低频C—V特性。（2）确定界面态密度及其分布。实验步骤：（1）在固定栅压上加一个高频的小信号（1MHz）。（2）缓慢的改变栅压（从负值变到正值），测出高频的C-V特性。（3）在固定栅压上加一个低频的小信号(100Hz)。（4）缓慢的改变栅压（从负值变到正值），测出低频的C-V特性。（5）从准静态C-V特性曲线上得到含有界面态的MOS结构的电容CL，以及二氧化硅层电容Ci，再根据公式理论计算出无界面态的电容CC,从而通过进一步的计算得出界面态密度Nit(E)。注：)/1/1(1)(2icCiLLsitCCCCCCqVNiABsnNTKqVEln（P型）iDBsnNTKqVEln（n型）五、实验报告要求1．整理实验结果，打印测量结果曲线。2．小结实验心得体会。3．回答思考题。准静态C-V法测量界面态密度方法的适用范围。实验三霍尔效应测量载流子浓度实验一、实验目的1．熟悉霍尔效应及霍尔电压测试原理2．利用测试数据判断半导体样品的导电类型3．利用测试数据计算半导体样品的载流子浓度二、实验器材1．霍尔效应实验仪SH500A一台2.VAA电压测量双路恒流电源一台3．万用表4.连接线等。三、实验说明1．学会使用恒流电源和霍尔效应实验仪，熟悉霍尔效应测试原理与实验装置。2．注意霍尔效应测试中磁场、电流和霍尔电压的方向及极性。四、实验内容和步骤实验内容：（1）固定励磁电流（400mA）测量霍尔电压与激励电流的关系曲线。（2）固定激励电流（2.5mA）测量霍尔电压与励磁电流的关系曲线。实验步骤：（3）固定励磁电流（400mA）,从0开始缓慢增加激励电流（0～2.4mA，2mA步长），记录对应的霍尔电压，并根据数据绘出曲线。（4）固定激励电流（2.5mA）,从0开始缓慢增加励磁电流（0～600mA，50mA步长），记录对应的霍尔电压，并根据数据绘出曲线。（5）根据所测数据，判断霍尔实验样品的导电类型（P或N型）。（6）根据所给出的样品参数和磁场参数以及所测数据，计算半导体样品的载流子浓度。注：本实验中，霍尔样品为GaAs，样品厚度d=0.2mm，W/L=1，电磁铁CM～0.0025T/AMMBIC(CM是电磁铁的材料、结构参数)HHHHVKIB,HHHHHHIBIBpnedVedV五、实验报告要求1．整理实验结果，打印测量结果曲线。2．小结实验心得体会。3．回答思考题。如何通过洛仑兹力方向和输出霍尔电压的正负来判断半导体样品的极性？实验四霍尔效应测量载流子迁移率实验一、实验目的1．熟悉霍尔效应及霍尔电压测试原理2．利用测试数据和计算半导体样品的迁移率二、实验器材1．霍尔效应实验仪SH500A一台2.VAA电压测量双路恒流电源一台3．万用表4.连接线等。三、实验说明1．学会使用恒流电源和霍尔效应实验仪，熟悉霍尔效应测试原理与实验装置。2．注意霍尔效应测试中磁场、电流和霍尔电压的方向及极性。四、实验内容和步骤实验内容：（1）固定励磁电流（400mA）测量霍尔电压与激励电流的关系曲线。（2）固定激励电流（2.5mA）测量霍尔电压与励磁电流的关系曲线。实验步骤：（3）固定励磁电流（400mA）,从0开始缓慢增加激励电流（0～2.4mA，2mA步长），记录对应的霍尔电压，并根据数据绘出曲线。（4）固定激励电流（2.5mA）,从0开始缓慢增加励磁电流（0～600mA，50mA步长），记录对应的霍尔电压，并根据数据绘出曲线。（5）用万用表测量激励电流在样品上产生的电压Vx。（6）根据所测数据，判断霍尔实验样品的导电类型（P或N型）。（7）根据所给出的样品参数和磁场参数以及所测数据，计算半导体样品的载流子迁移率。注：本实验中，霍尔样品为GaAs，样品厚度d=0.2mm，W/L=1，电磁铁CM～0.0025T/AMMBIC(CM是电磁铁的材料、结构参数)HHHHVKIB,HHpnxxILILepVWdenVWd五、实验报告要求1．整理实验结果，打印测量结果曲线。2．小结实验心得体会。3．回答思考题。思考样品尺寸参数误差会给霍尔效应测试实验带来怎样的误差？实验五太阳能电池光伏效应实验一、实验目的1．了解太阳能电池的工作原理2．通过测试数据推断太阳能电池的结构二、实验器材1．硅太阳能电池板一块。2.万用表3．可调光源。4.连接线等。三、实验说明1．学会使用太阳能电池板，并观察太阳能电池与输入光强的定性关系。2．通过测试数据推断太阳能电池的结构。四、实验内容和步骤实验内容：（1）固定太阳能电池，测试黑暗状态和不同光强下的太阳能电池输出电压。（2）通过测试数据推断太阳能电池的结构。实验步骤：（3）将太阳能电池板放入黑箱，测试其输出电压。（4）打开黑箱盖板，用可调光源照射太阳能电池板，测量其开路输出电压和短路光电流。（5）利用太阳能电池板上的标尺，定性判断太阳能电池PN结的方向。注：开路时：exp1ocLseVIIIkT短路时：SCLIII计算IS。五、实验报告要求1．整理实验结果，填入实验数据表格。2．小结实验心得体会。3．回答思考题。为什么要把PN结并联起来用作太阳能电池？并联数目多少是由那些因素决定？