表面光电压谱仪的软件设计

摘要：表面光电压法是表征半导体材料特性的一种重要方法。文中介绍了表面光电压谱测试系统的硬件结构，给出了利用VC++6．0进行编程来设计表面光电压谱测试系统软件，从而实现表面光电压谱信号的采集与显示的具体方法。最后给出了用该仪器对GaAs材料的表面光电压谱进行测试和分析的结果。
关键字：表面光电压谱；单色仪；锁相放大器
 

0 引言

表面光电压是指当使用高于禁带宽度能量的光照射半导体材料时，电子从导带跃迁到价带而产生电子空穴对所形成的电压。一方面，常温下n型半导体的能带向上弯曲，形成内建电场，并在电场作用下，载流子发生漂移；另一方面，由于半导体表面的载流子浓度高于体内，载流子会发生扩散。载流子经过扩散和漂移，最终将形成电势差。从而产生表面光电压。

1 表面光电压谱仪的硬件结构

表面光电压谱仪的硬件可由卤钨灯光源、斩波器、7ISW301单色仪、样品室、SR830锁相放大器和PC机组成。表面光电压谱仪的硬件结构如图1所示，图中，卤钨灯光源经过斩波器后，一方面可形成一定频率的脉冲光，另一方面，也可为锁相放大器提供参考频率。同时，PC机通过串口发送波长给单色仪，所形成的单色光照射在样品室中的样品上，就可形成微弱的表面光电压信号，然后经过锁相放大器的提取和放大，即可通过串口发送回PC机进行显示。

2 表面光电压谱仪的软件设计

表面光电压谱测试系统的软件部分包括表面光电压数据采集模块、表面光电压谱显示模块、表面光电压数据处理模块等。图2所示是该系统的软件模块图。

根据表面光电压谱测试系统的实际需要，本文采用VC++6．0进行编程。7ISW301单色仪和SR830锁相放大器可通过串口与PC机进行通信。

在三大模块中，表面光电压数据采集模块一般通过串口发送如采集数据，以实现表面光电压数据的采集，此模块分为单色仪数据的发送和采集、锁相放大器数据的发送和采集，可通过添加CserialPort类来实现单色仪和锁相放大器2个串口同时发送和采集数据；表面光电压谱显示模块可对所采集到的表面光电压进行曲线绘制，并在PC机界面进行显示；表面光电压数据处理模块则对采集到的表面光电压进行各种性能参数的拟合计算，以便分析半导体材料的性能，例如少子扩散长度、表面复合速率等。由于表面光电压数据采集模块是该测试系统的核心，因此，本文主要介绍这一部分内容。

摘要：表面光电压法是表征半导体材料特性的一种重要方法。文中介绍了表面光电压谱测试系统的硬件结构，给出了利用VC++6．0进行编程来设计表面光电压谱测试系统软件，从而实现表面光电压谱信号的采集与显示的具体方法。最后给出了用该仪器对GaAs材料的表面光电压谱进行测试和分析的结果。
关键字：表面光电压谱；单色仪；锁相放大器
 

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表面光电压是指当使用高于禁带宽度能量的光照射半导体材料时，电子从导带跃迁到价带而产生电子空穴对所形成的电压。一方面，常温下n型半导体的能带向上弯曲，形成内建电场，并在电场作用下，载流子发生漂移；另一方面，由于半导体表面的载流子浓度高于体内，载流子会发生扩散。载流子经过扩散和漂移，最终将形成电势差。从而产生表面光电压。

1 表面光电压谱仪的硬件结构

表面光电压谱仪的硬件可由卤钨灯光源、斩波器、7ISW301单色仪、样品室、SR830锁相放大器和PC机组成。表面光电压谱仪的硬件结构如图1所示，图中，卤钨灯光源经过斩波器后，一方面可形成一定频率的脉冲光，另一方面，也可为锁相放大器提供参考频率。同时，PC机通过串口发送波长给单色仪，所形成的单色光照射在样品室中的样品上，就可形成微弱的表面光电压信号，然后经过锁相放大器的提取和放大，即可通过串口发送回PC机进行显示。

2 表面光电压谱仪的软件设计

表面光电压谱测试系统的软件部分包括表面光电压数据采集模块、表面光电压谱显示模块、表面光电压数据处理模块等。图2所示是该系统的软件模块图。

根据表面光电压谱测试系统的实际需要，本文采用VC++6．0进行编程。7ISW301单色仪和SR830锁相放大器可通过串口与PC机进行通信。

在三大模块中，表面光电压数据采集模块一般通过串口发送如采集数据，以实现表面光电压数据的采集，此模块分为单色仪数据的发送和采集、锁相放大器数据的发送和采集，可通过添加CserialPort类来实现单色仪和锁相放大器2个串口同时发送和采集数据；表面光电压谱显示模块可对所采集到的表面光电压