2 测量方法
(1)渡越时间(TOP)法
渡越时间(TOP)法适用于具有较好的光生载流子功能的材料的载流子迁移率的测量,可以测量有机材料的低迁移率。
在样品上加适当直流电压,选侧适当脉冲宽度的脉冲光,通过透明电极激励样品产生薄层的电子一空穴对。空穴被拉到负电极方向,作薄层运动。设薄层状况不变,则运动速度为μE。如假定样品中只有有限的陷阱,且陷阱密度均匀,则电量损失与载流子寿命τ有关,此时下电极上将因载流子运动形成感应电流,且随时间增加。在t时刻有:
若式中L为样品厚度电场足够强,t≤τ,且渡越时间t0<τ。则
在t0时刻,电压将产生明显变化,由实验可测得,又有
式中L、V和t0皆为实验可测量的物理量,因此μ值可求。
(2)霍尔效应法
霍尔效应法主要适用于较大的无机半导体载流子迁移率的测量。
将一块通有电流I的半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中,则在垂直于电流和磁场的薄片两端产生一个正比于电流和磁感应强度的电势U,这称为霍尔效应。由于空穴、电子电荷符号相反,霍尔效应可直接区分载流子的导电类型,测量到的电场可以表示为
式中R为霍尔系数,由霍尔效应可以计算得出电流密度、电场垂直漂移速度分量等,以求的R,进而确定μ。
(3)电压衰减法
通过监控电晕充电试样的表面电压衰减来测量载流子的迁移率。充电试样存积的电荷从顶面向接地的底电极泄漏,最初向下流动的电荷具有良好的前沿,可以确定通过厚度为L的样品的时间,进而可确定材料的μ值。
(4)辐射诱发导电率(SIC)法
辐射诱发导电率(SIC)法适合于导电机理为空间电荷限制导电性材料。
在此方法中,研究样品上面一半经受连续的电子束激发辐照,产生稳态SIC,下面一半材料起着注入接触作用。然后再把此空间电荷限制电流(SCLC)流向下方电极。根据理论分析SCLC电导电流与迁移率的关系为
J=pμε1ε0V2/εDd3 (7)
测量电子束电流、辐照能量和施加电压函数的信号电流,即可推算出μ值。