3-1 電流-電壓量測 (I-V)
量測樣品的電流與電壓特性是在電性量測實驗中的第一步，利用熱蒸鍍法將蕭 基二極體製作完成後，可以利用 KEITHLEY-236 作 I-V 量測。從 I-V 的量測上我們可 以了解樣品在成長與製作電極的特性是否良好，利用蕭基接面的電流特性，我們可 以去擬合樣品的理想因子 n、逆向飽和電流 Is、串聯電阻 rs、漏電流及其蕭基二極體 能障高度 (Schottky barrier height)。
在金屬與半導體的接觸之中，電流的傳導主要由多數載子所造成。在具有 n 型 半導體整流接觸之中的基本過程乃是電子越過位勢障礙的傳輸，此種過程可以以熱 離子放射理論 (thermonic emission theory)來加以描述[15]。
熱離子放射特性是使用障礙高度遠大於 kT 的假設推導而成，這使得麥斯威爾-玻茲曼近似 (Maxwell-Boltsman approximation)在熱平衡狀態下得以適用。圖 3-1 顯示具有一個外加順向偏壓 Va 的一維障礙。
金屬半導體的接面淨電流密度及其電流密度 Js→m是在 x 方向上必須克服一障礙 速度的電子濃度函數，可以表示
J =Js→m−Jm→s (3.1) Js→m=e
∫
E∞c'vxdn (3.2) 其中 Ec＇是熱離子放射進入金屬之中所須要的最低能量，VΧ是在傳輸方向上的載子 速度，e 是電子電荷量。其電子濃度是dn=gc(E)fF(E)dE (3.3) 其中 gc(E)是在傳導帶之中的狀態密度，fF(E)是 Fermi-Dirac 機率函數，假設適用於 Maxwell-Boltsman approximation，則(3.3)可改寫為
( ) ( )
A* = effective Richardson constant) 4 24
3 須要大於氮化鎵的電子親和力
χ
，才能形成 Schottky contact[16]。於是在本實驗 中，其金屬的選取我們選擇鎳 (Ni)當作 metal contact。如圖 3-1，理論值的 Schottky barrier height 為e
φ
B0 =e(φ
m−χ
)=5.15−4.26=0.89 eV (3.8)3-2 電容電壓量測 (C-V)
空乏區內缺陷的電子填充率會隨著交流訊號的變化而改變。因此，缺陷內載子的變
3-3-2 串聯電阻對導納(admittance)量測的影響
由於未摻雜的氮化鎵材料本身為高阻值的特性，因此必須考慮串聯電阻對導納 量測的影響。在導納隨溫度、頻率變化的情況下，考慮一電容 (通常是二極體的街面
R
制為利用週期性變化電壓施加於樣品上，改變樣品空乏區的大小，在連續不斷的暫 carrier)與少數載子 (minority carrier)，量測系統的靈敏度可以到 1010 cm-3之濃 度偵測範圍，並且能夠提高信號對雜訊比 (S/N ratio)，觀測到的缺陷能階也較廣，
尤其是較深層的缺陷能階也能夠被精準的量測到。因此 DLTS 被廣泛應用在研究半導 體內深層能階的有效分析工具。
3-4-1 測量缺陷捕捉截面積與活化能
由 Shockley-Read-Hall 的缺陷理論公式與狀態密度公式：
電子的激發速率 (3.20)
( )
電子熱運動速率 (3.21)
半導體材料 Electron affinity χ(V) q
φ
Bo(eV)g
B E
q
φ
0Si 4.05 0.30 0.27
GaAs 4.07 0.53 0.38
GaP 4.0 0.66 0.294
表 3-1 Si、GaAs 和 GaP 之位障高度資料[18]
圖 3-1 金半接面在一個外加順向偏壓 Va 的能帶示意圖
圖 3-2 上方為樣品電容電阻為串聯的元件，但量測時由於機台忽略電阻效應進 而設計成並聯電路圖，故當樣品本身阻值過大時，應加以修正選擇適當 量測頻率。下方為串聯電阻在導納頻譜的量測，高頻時電容直拉到 0 是為 RC effect.
圖 3-3 左為暫態電容 C 在不同溫度之變化，右為△C 對溫度之變化，即為 DLTS 訊號