本發(fā)明涉及一種界面阻變效應(yīng)中界面陷阱能級(jí)分布的光電導(dǎo)分析方法,具體是指一種針對(duì)功能介質(zhì)和電極接觸所形成的阻變界面,通過功能介質(zhì)的光電導(dǎo)特性來分析介質(zhì)/電極界面陷阱能級(jí)分布的光電導(dǎo)分析方法。
背景技術(shù):阻變是指電致電阻變化效應(yīng),是一種具有高密度,高速度,低功耗的信息記憶特性,已成為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和半導(dǎo)體行業(yè)的研究重點(diǎn)之一。界面阻變是一類重要的阻變行為:它反映的是功能介質(zhì)材料(如Bi2S3薄膜,ZnO,非晶硅,SrTiO3等)和電極層所形成的界面在電場(chǎng)作用下引起的電阻態(tài)變化。這種界面阻抗已被歸結(jié)為電場(chǎng)引起的載流子在界面陷阱中的俘獲/釋放所致的肖特基勢(shì)壘的變化。分析和評(píng)估界面陷阱的能態(tài)分布對(duì)于深入理解界面阻變機(jī)制,改善界面阻變器的性能十分重要。根據(jù)界面阻變的肖特基發(fā)射模型,介質(zhì)層本身的載流子陷阱和界面陷阱的形成關(guān)系密切,因而成為研究對(duì)界面陷阱能態(tài)分布的一個(gè)重要抓手。在已有的分析阻變介質(zhì)陷阱的實(shí)驗(yàn)方法中,電子顯微學(xué)方法(HRTEM,EELS,PEEM)和X射線譜學(xué)方法(XPS,XAFS)存在制樣困難,且要求真空環(huán)境等特殊實(shí)驗(yàn)條件,而深能級(jí)瞬態(tài)譜法主要對(duì)深能級(jí)陷阱敏感,難以分析陷阱能級(jí)分布較寬的情形,且實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析過程較復(fù)雜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明目的是:提供一種界面陷阱能級(jí)分布的光電導(dǎo)分析方法,其能夠在大氣環(huán)境下進(jìn)行,且能夠適用于各種寬能級(jí)分布陷阱的分析,克服了上述已有方法在實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求或分析能力上的不足,具體是指通過分析介質(zhì)材料的變溫光電導(dǎo)特性得到反映介質(zhì)層本身的載流子陷阱分布的一系列關(guān)鍵特征,再結(jié)合肖特基發(fā)射模型推演出介質(zhì)/電極界面陷阱能級(jí)分布。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種界面陷阱能級(jí)分布的光電導(dǎo)分析方法,其包括:S1:首先測(cè)量待分析介質(zhì)/電極界面的I-V曲線,并據(jù)此研判界面是否具有阻變特性;S2:然后將阻變界面的I-V曲線轉(zhuǎn)換成dG/dV-V曲線,其中電導(dǎo)G=I/V,并用于定位界面陷阱能級(jí)的加權(quán)平均中心位置WCTi(WCT:WeightingCenteroftheTraps,而下標(biāo)i代表界面interface的意思);S3:接著測(cè)量阻變界面所涉及介質(zhì)材料的變溫光電導(dǎo)特性,并據(jù)此分析介質(zhì)本身的陷阱能級(jí)分布特征;S4:最后結(jié)合肖特基發(fā)射阻變模型,由步驟S2和S3所得出的關(guān)于陷阱能級(jí)分布的特征參數(shù)給出界面陷阱能級(jí)的分布狀態(tài)。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案:上述方案中,待分析的介質(zhì)/電極界面是利用拓?fù)滢D(zhuǎn)換方法把帶有納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的Bi2S3薄膜(BSNN)制備在FTO襯底上而形成的BSNN/FTO界面,其制作方式為:在FTO基底上采用反應(yīng)濺射法制備一層200nm厚的BiOx薄膜,將所得薄膜在空氣中400℃退火3小時(shí)使之轉(zhuǎn)化為β-Bi2O3薄膜,將退火得到的β-Bi2O3薄膜置于HCL和硫代乙酰胺的混合溶液中(HCL和硫代乙酰胺的濃度分別為0.4mol/L和0.5mol/L),在60℃下水浴72小時(shí)進(jìn)行拓?fù)滢D(zhuǎn)換得到BSNN,最后使用導(dǎo)電銀膠作為BSNN的歐姆接觸;上述方案中,步驟S1中所述介質(zhì)/電極界面的I-V曲線是通過Keithley2635測(cè)量源表測(cè)得,其中具有阻變特征的界面,其I-V曲線呈非對(duì)稱狀,且置位段I-V曲線滿足肖特基發(fā)射模型:lnI=A+BV1/2,A和B為兩個(gè)擬合參數(shù),其中B>0;上述方案中,步驟S2中所述界面陷阱能級(jí)加權(quán)平均中心位置由dG/dV-V曲線定位:由于載流子在陷阱中俘獲/釋放是引起界面阻態(tài)變化的關(guān)鍵原因,故界面陷阱能級(jí)加權(quán)平均中心位置WCTi和置位段dG/dV峰值所在電壓值V直接對(duì)應(yīng),即WCTi=-e×V,e是電子的單位電荷;上述方案中,步驟S3中所述介質(zhì)材料變溫光電導(dǎo)特性的測(cè)量方式是:首先在無光照環(huán)境下,沿介質(zhì)層薄膜膜面方向施加電壓U,使之產(chǎn)生暗電流ID,然后用能量大于介質(zhì)禁帶寬度的光照射功能介質(zhì)層使之產(chǎn)生光電導(dǎo),相應(yīng)的...