托尔兹姆光谱在半导体掺杂范围可达性中的应用
光学
2026-05-05 v2
摘要
虽然已建立的半导体测量技术，如四探针法或电容-电压测量，都需要与材料物理接触，但托尔兹姆光谱则完全无需物理接触。其掺杂测量能力众所周知，但具体可被托尔兹姆光谱覆盖的掺杂范围尚不明朗。因此，我们引入一种灵敏度指标，以阐明半导体样品在原理上是否可被反射型托尔兹姆时间域光谱所表征。该指标考虑了具有特定层厚度、掺杂类型及掺杂水平的半导体材料，并基于数值模拟得出。在本工作中，我们针对相关半导体材料（SiC、Si、GaN）在最多三层结构中的实际层堆计算该灵敏度值，并用于创建随层厚度与电荷载流子浓度变化而变化的有意义的热力图。通过将多种托尔兹姆技术测量结果（包括我们自身及他人的数据）映射至这些热力图，以验证灵敏度的合理性。基于这些结果，托尔兹姆光谱可覆盖的电荷载流子浓度范围大约为 cm 至 cm，但受材料、掺杂类型及样品厚度的影响。此外，灵敏度值还允许对未来光电天线和托尔兹姆系统改进可能带来的潜在益处进行论证，这一点通过基于不同带宽的模拟得以展示。
引用
@article{arxiv.2602.21094,
title = {Accessibility of doping ranges of semiconductors by terahertz spectroscopy},
author = {Joshua Hennig and Jens Klier and Stefan Duran and Mirco Kutas and Joachim Jonuscheit and Georg von Freymann and Daniel Molter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.21094},
year = {2026}
}