研究目的
开发并展示一种微观自由载流子吸收（FCA）系统，用于在无需横截面切割的情况下对碳化硅晶圆进行深度分辨的载流子寿命测量，从而实现对载流子寿命分布的控制，以优化高压双极器件的性能。
研究成果
开发的显微荧光寿命分析系统成功实现了无需截面切割的碳化硅深度分辨载流子寿命测量。对于均匀样品（化学机械抛光），由于表面复合减少，寿命随深度增加而上升；而对于带有复合增强层（wREL）的样品，寿命随深度降低且与该层存在相关。该系统能有效观测并调控碳化硅晶圆的载流子寿命分布，助力高压双极器件优化。未来工作可着眼于提升深度测量精度及探索更低激发条件。
研究不足
该系统的深度分辨率受聚焦光学元件和折射率效应限制，测量位置近似为样品移动距离的三倍。高激发条件（载流子浓度约1×10^19 cm^-3）可能由俄歇复合主导，从而掩盖其他复合机制。样品表面附近的表面效应可能影响测量结果，且该技术需要精确对准和控制激光重叠。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用自由载流子吸收（FCA）技术，通过重叠探测光与激发激光实现深度分辨。系统使用脉冲YAG激光器进行激发，连续波激光器进行探测，经物镜聚焦以定位测量区域。
2：样品选择与数据来源：
选用两块n型4H-SiC样品：CMP样品（独立外延膜，掺杂浓度~1e15 cm-3，厚度100 μm）和wREL样品（含n-漂移层与n+缓冲层的外延膜，掺杂浓度分别为~1e16 cm-3和~1e18 cm-3，厚度9.4 μm和11.1 μm）。
3：4 μm和1 μm）。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：包括355 nm脉冲YAG激光器、405 nm连续波激光器、物镜（数值孔径0.5，焦距5 mm，孔径5 mm）、硅光电二极管探测器、355 nm低通滤波器、405 nm带通滤波器及精密移动样品台。
4：5，焦距5 mm，孔径5 mm）、硅光电二极管探测器、355 nm低通滤波器、405 nm带通滤波器及精密移动样品台。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：两束激光以25°和-25°入射角聚焦于样品，检测透射的探测光。通过0.5 μm间隔移动样品靠近物镜改变测量深度，采集不同深度下FCA信号随时间衰减的数据。
5：5 μm间隔移动样品靠近物镜改变测量深度，采集不同深度下FCA信号随时间衰减的数据。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：将1/e寿命定义为FCA信号从峰值衰减至1/e的时间。通过样品移动距离与实际深度（因折射率效应约为移动距离三倍）的关联分析深度分布，并从表面复合与层间寿命角度解读结果。
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YAG laser
355 nm pulsed
Not specified
Excitation light source for generating carriers in the SiC sample
-
Laser
405 nm continuous wave
Not specified
Probe light source for detecting free carrier absorption
-
Objective lens
Not specified
Not specified
Focusing the excitation and probe lasers onto the sample
-
Silicon photodiode
Not specified
Not specified
Detecting the transmitted probe light
-
Low pass filter
355 nm LPF
Not specified
Blocking 355 nm light to prevent interference with detection
-
Band pass filter
405 nm BPF
Not specified
Filtering for 405 nm light to enhance signal detection
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