GBT 17170-1997 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

GBT 17170-1997 标准概述

GBT 17170-1997 是中国国家标准，规定了非掺杂半绝缘砷化镓（GaAs）单晶中深能级 EL2 浓度的红外吸收测试方法。该标准的制定旨在为半导体材料的质量控制提供科学依据，确保材料性能符合特定应用需求。砷化镓作为一种重要的半导体材料，在微波器件、光电子器件等领域具有广泛应用，而 EL2 深能级的存在直接影响其电学和光学特性。

EL2 深能级的物理意义

EL2 是非掺杂半绝缘砷化镓中一种关键的深能级缺陷，通常与晶体生长过程中的杂质或结构缺陷有关。这种缺陷对材料的载流子浓度和迁移率有显著影响，因此对其浓度的精确测量至关重要。红外吸收法因其高灵敏度和无损检测的特点，成为测定 EL2 浓度的理想手段。

红外吸收测试原理

红外吸收测试基于 EL2 对特定波长红外光的选择性吸收特性。当样品暴露于红外光源下时，EL2 缺陷会吸收特定能量的光子并发生跃迁。通过分析吸收光谱的变化，可以推算出 EL2 的浓度。这一过程需要精确控制测试条件，包括温度、光强和波长范围。

• 温度控制: 温度变化会影响缺陷的跃迁概率，因此测试需在恒温条件下进行。
• 光强调节: 过高的光强可能导致非线性效应，影响测试结果的准确性。
• 波长选择: 不同波长对应不同的跃迁路径，需选择最敏感的波长进行测试。

实际应用与案例

以某半导体制造企业为例，该企业在生产砷化镓基微波器件时发现成品性能波动较大。通过采用 GBT 17170-1997 标准进行 EL2 浓度测试，发现部分批次材料的 EL2 浓度过高，导致器件性能下降。经过调整生长工艺后，EL2 浓度降至标准范围内，产品性能显著提升。

总结

GBT 17170-1997 标准为非掺杂半绝缘砷化镓单晶的 EL2 浓度测试提供了规范化的操作流程，对于保障半导体材料质量和推动相关产业发展具有重要意义。未来，随着测试技术的不断进步，红外吸收法有望在更多领域发挥重要作用。