JJF(闽)1120-2021少子寿命测量仪校准规范.pdf
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1、JJF(闽)112020212021-07-19?发布2021-10-19?实施福 建 省 市 场 监 督 管 理 局发 布福 建 省 地 方 计 量 技 术 规 范JJF(闽)1120-2021少子寿命测量仪校准规范Calibration Specification for Minority Carrier Lifetime TesterJJF(闽)1120-2021福 建 省 地 方 计 量 技 术 规 范归 口 单 位:福建省市场监督管理局主要起草单位:福建省计量科学研究院本规范委托福建省计量规范技术委员会负责解释JJF(闽)1120-20211111111111111?11111?11
2、11111111111?11111?少子寿命测量仪校准规范Calibration Specification for MinorityCarrier Lifetime TesterJJF(闽)1120-2021本规范主要起草人:陈彩云(福建省计量科学研究院)罗海燕(福建省计量科学研究院)黎健生(国家光伏产业计量测试中心)参加起草人:杨爱军(福建省计量科学研究院)何翔(国家光伏产业计量测试中心)JJF(闽)1120-2021目录引?言()1范?围(1)2引用文?件(1)3术语和计量单?位(1)3.1载流?子(1)3.2少数载流?子(1)3.3复合寿?命(1)3.4注入水?平(1)4概?述(2)5
3、计量特?性(2)5.1载流子复合寿命相对示值误?差(2)5.2载流子复合寿命测量重复?性(2)6校准条?件(3)6.1校准环境条?件(3)6.2测量标准及其他设?备(3)7校准项目和校准方?法(3)7.1校准项?目(3)7.2校准方?法(3)8校准结果表?达(5)9复校时间间?隔(5)附录A少子寿命测量仪校准证书内页(式样?)(6)附录B少子寿命测量仪校准记录(式样?)(7)附录C少子寿命测量仪测量结果不确定度评定(示例?)(9)JJF(闽)1120-2021引言本规范依据 JJF?1001-2011 通用计量术语及定义 和 JJF1071-2010 国家计量校准规范编写规则 编制,并按照 J
4、JF1059.1-2012 测量不确定度评定与表示 构成基础性的要求。参考了 GB/T26068-2018 硅片和硅锭载流子复合寿命的测试 非接触微波反射光电导衰减法 编制而成。本规范为首次发布。JJF(闽)1120-2021少子寿命测量仪校准规范1范围本规范适用于无接触微波光电导衰减(microwave photo conductivity decay,-PCD)测试方法、测量范围在0.5s 40s的少子寿命测量仪的校准。对于某些多功能的、但包含该方法的少子寿命测量仪同样适用。本规范不适用于直流光电导衰减(photo conductivity decay,PCD)法、高频光电导衰减(high
5、 frequency photo conductivity decay,hfPCD)法、表面光电压(surfacephotoelectric voltage,SPV)法、微波探测光电导(microwave-detected photo-conduc鄄tance,MDP)法及准稳态光电导(quasi-steady-state photo-conductance,QSSPC)法的少子寿命测量仪的校准。2引用文件本规范引用了下列文件:GB/T 1553-2009硅和锗体内少数载流子寿命测定光电导衰减法GB/T 14264-2009半导体材料术语GB/T 26068-2018硅片和硅锭载流子复合寿命的
6、测试 非接触微波反射光电导衰减法凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1载流子carrierGB/T 14264-2009,3.26一种能携带电荷通过固体的载体。例如,半导体中价带的空穴和导带的电子。3.2少数载流子minority carrierGB/T 14264-2009,3.159在非本征半导体中,少于载流子总浓度半数的载流子,例如,p型半导体中的电子。3.3复合寿命recombination lifetimeGB/T 26068-2018,3.2在均匀半导体内电子-空穴对的产生和复合的
7、平均时间间隔。3.4注入水平injection levelGB/T 26068-2018,3.1在非本征半导体晶体或晶片内,由光子或其他手段产生的过剩载流子浓度与多数载流子的平衡浓度之比。注:注入水平与激发脉冲停止后立即产生的初始过剩载流子浓度有关。1JJF(闽)1120-20214概述基于无接触微波反射光电导衰减测试法的少子寿命测量仪是用来测试半导体材料的载流子复合寿命的测量仪器,其工作过程主要包括激光注入产生电子-空穴对和微波反射信号的变化两个过程。激光注入产生电子-空穴对,导致样品电导率的增加,当撤去外界光注入时,电导率随时间指数衰减,这一趋势间接反映载流子的衰减趋势,从而通过观测由电导
8、率随时间变化的趋势就可以得到载流子的寿命。用微波反射信号来监测电导率的变化,是依据微波反射信号的变化量与电导率的变化量成正比的原理。其测试系统主要由脉冲光源、光子监测器、微波采样系统、样品台、衰减信号分析系统以及计算机系统组成,其原理图如图1GB/T 26068-2018,定义6.1 所示。图1脉冲光和微波系统方框图5计量特性5.1载流子复合寿命相对示值误差参考片在被检仪器上的测量值与其参考值的误差规定为被检仪器载流子复合寿命的相对示值误差,具体指标见表1。表1被检仪器载流子复合寿命的相对示值误差参考片的载流子复合寿命参考值相对示值误差0.5s 1s20%1s 5s10%5s 40s5%5.2
9、载流子复合寿命测量重复性参考片在被检仪器上同一个测量区域内的测量重复性一般不大于0.1s。注:以上指标不适用于合格性判别,仅供参考。2JJF(闽)1120-20216校准条件6.1校准环境条件6.1.1校准时环境温度:(232)。6.1.2相对湿度:80%。6.1.3电网电压波动应符合少子寿命测量仪的使用要求。6.1.4校准地点周围无影响仪器正常工作的磁场干扰和机械振动。6.2测量标准及其他设备6.2.1参考片及其性能要求6.2.1.1外观要求:参考片的表面应没有明显划痕、崩边、缺口,表面没有沾污;6.2.1.2表面处理及保存条件要求:参考片的表面处理会影响测试结果,应通过钝化、热氧化或者表面
10、持续电晕充电的方法来消除硅片表面复合所产生的影响。使用的钝化方法应确保获得稳定的表面以保证测试结果的可靠性。参考片应独立封装,存放于恒温恒湿柜中。6.2.1.3参考片的电性能要求:通常,参考片的室温电阻率下限在(0.0510)cm之间,由检测系统的灵敏度极限确定。6.2.1.4参考片应附有下列参数值:直径值、导电类型、中心厚度值、中心电阻率值、表面钝化情况、结晶取向、测试的表面状态等;6.2.1.5参考片的载流子复合寿命值测量范围应在0.5s 40s,根据实际需求选择适合档位的载流子复合寿命参考片进行设备的校准。参考片的载流子复合寿命标称值见表2。表2参考片的载流子复合寿命标称值序号12345
11、6载流子复合寿命标称值(s)15102030406.2.1.6参考片中心半径5 mm区域内的载流子复合寿命值均匀性应优于6%;6.2.1.7参考片载流子复合寿命参考值的年稳定性应优于3%。7校准项目和校准方法7.1校准项目7.1.1载流子复合寿命相对示值误差7.1.2载流子复合寿命测量重复性7.2校准方法7.2.1校准前检查3JJF(闽)1120-2021参考片表面应光洁无尘埃及明显油污、指纹等。应有6.2.1.4中的相关信息。少子寿命测量仪应附带使用和维护说明书,工作正常,无影响性能的机械损伤。仪器预热:测试前需至少预热30 min。7.2.2载流子复合寿命相对示值误差设定好关键测试参数,根
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