界面陷阱能级分布的光电导分析方法与流程

本发明涉及一种界面阻变效应中界面陷阱能级分布的光电导分析方法，具体是指一种针对功能介质和电极接触所形成的阻变界面，通过功能介质的光电导特性来分析介质/电极界面陷阱能级分布的光电导分析方法。

背景技术：
阻变是指电致电阻变化效应，是一种具有高密度，高速度，低功耗的信息记忆特性，已成为神经网络计算和半导体行业的研究重点之一。界面阻变是一类重要的阻变行为：它反映的是功能介质材料(如Bi2S3薄膜，ZnO，非晶硅，SrTiO3等)和电极层所形成的界面在电场作用下引起的电阻态变化。这种界面阻抗已被归结为电场引起的载流子在界面陷阱中的俘获/释放所致的肖特基势垒的变化。分析和评估界面陷阱的能态分布对于深入理解界面阻变机制，改善界面阻变器的性能十分重要。根据界面阻变的肖特基发射模型，介质层本身的载流子陷阱和界面陷阱的形成关系密切，因而成为研究对界面陷阱能态分布的一个重要抓手。在已有的分析阻变介质陷阱的实验方法中，电子显微学方法(HRTEM，EELS，PEEM)和X射线谱学方法(XPS，XAFS)存在制样困难，且要求真空环境等特殊实验条件，而深能级瞬态谱法主要对深能级陷阱敏感，难以分析陷阱能级分布较宽的情形，且实验结果分析过程较复杂。

技术实现要素：
本发明目的是：提供一种界面陷阱能级分布的光电导分析方法，其能够在大气环境下进行，且能够适用于各种宽能级分布陷阱的分析，克服了上述已有方法在实验环境要求或分析能力上的不足，具体是指通过分析介质材料的变温光电导特性得到反映介质层本身的载流子陷阱分布的一系列关键特征，再结合肖特基发射模型推演出介质/电极界面陷阱能级分布。本发明的技术方案是：一种界面陷阱能级分布的光电导分析方法，其包括：S1：首先测量待分析介质/电极界面的I-V曲线，并据此研判界面是否具有阻变特性；S2：然后将阻变界面的I-V曲线转换成dG/dV-V曲线，其中电导G＝I/V，并用于定位界面陷阱能级的加权平均中心位置WCTi(WCT：WeightingCenteroftheTraps，而下标i代表界面interface的意思)；S3：接着测量阻变界面所涉及介质材料的变温光电导特性，并据此分析介质本身的陷阱能级分布特征；S4：最后结合肖特基发射阻变模型，由步骤S2和S3所得出的关于陷阱能级分布的特征参数给出界面陷阱能级的分布状态。在上述技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案：上述方案中，待分析的介质/电极界面是利用拓扑转换方法把带有纳米网格结构的Bi2S3薄膜(BSNN)制备在FTO衬底上而形成的BSNN/FTO界面，其制作方式为：在FTO基底上采用反应溅射法制备一层200nm厚的BiOx薄膜，将所得薄膜在空气中400℃退火3小时使之转化为β-Bi2O3薄膜，将退火得到的β-Bi2O3薄膜置于HCL和硫代乙酰胺的混合溶液中(HCL和硫代乙酰胺的浓度分别为0.4mol/L和0.5mol/L)，在60℃下水浴72小时进行拓扑转换得到BSNN，最后使用导电银胶作为BSNN的欧姆接触；上述方案中，步骤S1中所述介质/电极界面的I-V曲线是通过Keithley2635测量源表测得，其中具有阻变特征的界面，其I-V曲线呈非对称状，且置位段I-V曲线满足肖特基发射模型：lnI＝A+BV1/2，A和B为两个拟合参数，其中B>0；上述方案中，步骤S2中所述界面陷阱能级加权平均中心位置由dG/dV-V曲线定位：由于载流子在陷阱中俘获/释放是引起界面阻态变化的关键原因，故界面陷阱能级加权平均中心位置WCTi和置位段dG/dV峰值所在电压值V直接对应，即WCTi＝-e×V，e是电子的单位电荷；上述方案中，步骤S3中所述介质材料变温光电导特性的测量方式是：首先在无光照环境下，沿介质层薄膜膜面方向施加电压U，使之产生暗电流ID，然后用能量大于介质禁带宽度的光照射功能介质层使之产生光电导，相应的...