表面光電壓譜儀的軟件設(shè)計(jì)

摘要：表面光電壓法是表征半導(dǎo)體材料特性的一種重要方法。文中介紹了表面光電壓譜測(cè)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，給出了利用VC++6．0進(jìn)行編程來(lái)設(shè)計(jì)表面光電壓譜測(cè)試系統(tǒng)軟件，從而實(shí)現(xiàn)表面光電壓譜信號(hào)的采集與顯示的具體方法。最后給出了用該儀器對(duì)GaAs材料的表面光電壓譜進(jìn)行測(cè)試和分析的結(jié)果。
關(guān)鍵字：表面光電壓譜；單色儀；鎖相放大器

0 引言
表面光電壓是指當(dāng)使用高于禁帶寬度能量的光照射半導(dǎo)體材料時(shí)，電子從導(dǎo)帶躍遷到價(jià)帶而產(chǎn)生電子空穴對(duì)所形成的電壓。一方面，常溫下n型半導(dǎo)體的能帶向上彎曲，形成內(nèi)建電場(chǎng)，并在電場(chǎng)作用下，載流子發(fā)生漂移；另一方面，由于半導(dǎo)體表面的載流子濃度高于體內(nèi)，載流子會(huì)發(fā)生擴(kuò)散。載流子經(jīng)過(guò)擴(kuò)散和漂移，最終將形成電勢(shì)差。從而產(chǎn)生表面光電壓。

1 表面光電壓譜儀的硬件結(jié)構(gòu)
表面光電壓譜儀的硬件可由鹵鎢燈光源、斬波器、7ISW301單色儀、樣品室、SR830鎖相放大器和PC機(jī)組成。表面光電壓譜儀的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中，鹵鎢燈光源經(jīng)過(guò)斬波器后，一方面可形成一定頻率的脈沖光，另一方面，也可為鎖相放大器提供參考頻率。同時(shí)，PC機(jī)通過(guò)串口發(fā)送波長(zhǎng)給單色儀，所形成的單色光照射在樣品室中的樣品上，就可形成微弱的表面光電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)鎖相放大器的提取和放大，即可通過(guò)串口發(fā)送回PC機(jī)進(jìn)行顯示。

2 表面光電壓譜儀的軟件設(shè)計(jì)
表面光電壓譜測(cè)試系統(tǒng)的軟件部分包括表面光電壓數(shù)據(jù)采集模塊、表面光電壓譜顯示模塊、表面光電壓數(shù)據(jù)處理模塊等。圖2所示是該系統(tǒng)的軟件模塊圖。

根據(jù)表面光電壓譜測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際需要，本文采用VC++6．0進(jìn)行編程。7ISW301單色儀和SR830鎖相放大器可通過(guò)串口與PC機(jī)進(jìn)行通信。
在三大模塊中，表面光電壓數(shù)據(jù)采集模塊一般通過(guò)串口發(fā)送如采集數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)表面光電壓數(shù)據(jù)的采集，此模塊分為單色儀數(shù)據(jù)的發(fā)送和采集、鎖相放大器數(shù)據(jù)的發(fā)送和采集，可通過(guò)添加CserialPort類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)單色儀和鎖相放大器2個(gè)串口同時(shí)發(fā)送和采集數(shù)據(jù)；表面光電壓譜顯示模塊可對(duì)所采集到的表面光電壓進(jìn)行曲線繪制，并在PC機(jī)界面進(jìn)行顯示；表面光電壓數(shù)據(jù)處理模塊則對(duì)采集到的表面光電壓進(jìn)行各種性能參數(shù)的擬合計(jì)算，以便分析半導(dǎo)體材料的性能，例如少子擴(kuò)散長(zhǎng)度、表面復(fù)合速率等。由于表面光電壓數(shù)據(jù)采集模塊是該測(cè)試系統(tǒng)的核心，因此，本文主要介紹這一部分內(nèi)容。