表面光電壓譜儀的軟件設計

摘要：表面光電壓法是表征半導體材料特性的一種重要方法。文中介紹了表面光電壓譜測試系統的硬件結構，給出了利用VC++6．0進行編程來設計表面光電壓譜測試系統軟件，從而實現表面光電壓譜信號的采集與顯示的具體方法。最后給出了用該儀器對GaAs材料的表面光電壓譜進行測試和分析的結果。
關鍵字：表面光電壓譜；單色儀；鎖相放大器

0 引言
表面光電壓是指當使用高于禁帶寬度能量的光照射半導體材料時，電子從導帶躍遷到價帶而產生電子空穴對所形成的電壓。一方面，常溫下n型半導體的能帶向上彎曲，形成內建電場，并在電場作用下，載流子發生漂移；另一方面，由于半導體表面的載流子濃度高于體內，載流子會發生擴散。載流子經過擴散和漂移，最終將形成電勢差。從而產生表面光電壓。

1 表面光電壓譜儀的硬件結構
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機組成。表面光電壓譜儀的硬件結構如圖1所示，圖中，鹵鎢燈光源經過斬波器后，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，PC機通過串口發送波長給單色儀，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，然后經過鎖相放大器的提取和放大，即可通過串口發送回PC機進行顯示。

2 表面光電壓譜儀的軟件設計
表面光電壓譜測試系統的軟件部分包括表面光電壓數據采集模塊、表面光電壓譜顯示模塊、表面光電壓數據處理模塊等。圖2所示是該系統的軟件模塊圖。

根據表面光電壓譜測試系統的實際需要，本文采用VC++6．0進行編程。7ISW301單色儀和SR830鎖相放大器可通過串口與PC機進行通信。
在三大模塊中，表面光電壓數據采集模塊一般通過串口發送如采集數據，以實現表面光電壓數據的采集，此模塊分為單色儀數據的發送和采集、鎖相放大器數據的發送和采集，可通過添加CserialPort類來實現單色儀和鎖相放大器2個串口同時發送和采集數據；表面光電壓譜顯示模塊可對所采集到的表面光電壓進行曲線繪制，并在PC機界面進行顯示；表面光電壓數據處理模塊則對采集到的表面光電壓進行各種性能參數的擬合計算，以便分析半導體材料的性能，例如少子擴散長度、表面復合速率等。由于表面光電壓數據采集模塊是該測試系統的核心，因此，本文主要介紹這一部分內容。