Praktische Methoden zur Bestimmung des eingebauten Potentials in Halbleiterübergängen

Das Verständnis des eingebauten Potentials in Halbleiterübergängen ist für die Entwicklung und Analyse elektronischer Geräte von wesentlicher Bedeutung. Dieser Artikel untersucht praktische Methoden, um diesen wichtigen Parameter genau zu bestimmen.

Methode 1: Kapazitäts-Spannungs-Messung (C-V)

Die C-V-Messung beinhaltet die Analyse des Verarmungsbereichs einer Diode, wobei durch Anlegen einer Reverse Bias und Messung der Kapazität das eingebaute Potential unter Verwendung der Beziehung berechnet werden kann:

V bi = (kT/q) * ln(N A * N D / n i^2) + V R

Wobei V bi das eingebaute Potential ist, N A und N D Dotierungskonzentrationen sind, n i die intrinsische Trägerkonzentration ist, V R die angewandte Umkehrspannung ist und andere Symbole ihre üblichen Bedeutungen haben.

Methode 2: Offene-Circuit-Spannungsmethode

Bei diesem Verfahren wird die Leerlaufspannung (V OC) einer Diode unter Beleuchtung gemessen, wobei V OC mit dem eingebauten Potential in Beziehung steht durch die Gleichung: EPMATHMARKEREP

V OC ≈ V bi - (kT/q) * ln(I L / I 0)

Hierbei ist I L der Photostrom und I 0 der Sättigungsstrom. Durch Messung von V OC und Kenntnis der Stromwerte kann V bi geschätzt werden.

Methode 3: Elektrolumineszenz und Photolumineszenz

Optische Verfahren umfassen die Analyse der Emissionsspektren des Übergangs, wobei die Peak-Emissionswellenlänge sich auf die Energielücke bezieht, aus der indirekt das eingebaute Potential bestimmt werden kann.

Diese Methoden sind für Materialien nützlich, bei denen elektrische Messungen eine Herausforderung darstellen.

Zusammenfassung