【新方法】基于ODPL的化合物半導體材料GaN晶體質量評價

- 2023-05-26-

由兩種或兩種以上元素以確定的原子配比形成的化合物，并具有確定的禁帶寬度和能帶結構等半導體性質的稱為化合物半導體材料，化合物半導體材料種類繁多，性質各異，如Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體及其固溶體材料，Ⅳ-Ⅳ族化合物半導體和氧化物半導體等。

現在半導體行業發展迅速，以氮化鎵（以下簡稱GaN）為代表的寬禁帶化合物半導體材料越來越受到重視。針對GaN的研究與應用已經是目前全球半導體研究的前沿和熱點，被譽為是第三代半導體材料。GaN具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導率、化學穩定性好（幾乎不被任何酸腐蝕）等性質和強的抗輻照能力，但是晶體自身存在諸多缺陷，影響半導體器件的性能，因此評價GaN晶體質量成為重要的議題。

PL傳統評估方法

評價GaN晶體質量的方法之一是傳統的光致發光（Photoluminescence，以下簡稱PL），PL法雖可以實現無接觸、無損以及高速的質量評估，但探測器的位置、角度以及給與晶體的激發光等因素都有可能影響測量結果，存在重復性低和定量性低的問題。而GaN晶體的PLQE（光致發光量子效率）由于其吸收帶和發射帶有重疊的區域，因此更加無法準確評估GaN晶體的質量。

ODPL新評估方法
為了更好地定量評估GaN晶體質量，濱松公司和日本Tohoku University的Kazunobu Kojima教授以及Shigefusa Chichibu教授從2016年開始合作研發了一套基于積分球的全向光致發光系統（Omnidirectional Photoluminescence，以下簡稱ODPL）（參考文獻1）。濱松公司一直在開發，生產和銷售基于發光材料PL的發光效率等檢測設備。