一种用于多试样的陷阱能级快速测量方法

技术特征：
1.一种用于多试样的陷阱能级快速测量方法，其特征在于：所述方法的步骤为：1）搭建多试样陷阱能级测量系统：所述测量系统包括恒温金属台、试样、电极系统及静电探头，所述恒温金属台上均匀排布放置有若干试样，所述试样背面贴上铜箔后经板电极接地，所述试样正面通过电极系统进行充电，所述电极系统为针阵列-密孔栅极充电系统，选用曲率半径为13 μm的多针阵列作为栅电极，针阵列以双层同心的六边形排列，所述针阵列-密孔栅极充电系统与高压电源直接相连；针阵列-密孔栅极充电系统经分压电阻r1和r2分压后，栅电极连接于两电阻之间；所述静电探头测量试样表面电位变化；2）将需要进行测量的多个试样均匀排放并放置于所述恒温金属台上，所述多个试样为横向、纵向等间隔设置，针阵列-密孔栅极充电系统为多个试样进行充电，充电时间t
充
，试样越厚充电时间越长，完成充电后所述多个试样从恒温金属台上设置的滑轨滑移到另一个恒温金属台上，同时静电探头接近所述多个试样；3）将所述多个试样按照顺序进行编号标记，从1到n，假设试样厚度为l，栅极电位p=e
c
×
l，其中e
c
=20 kv/mm，静电探头从标号为1的试样开始进行测量，静电探头以v
s
的速度进行移动，每隔时间t0测完一个试样然后到达下一个试样，测完第n个试样后回到第一个试样处所用时间为t
l
，测量完n个试样的一个周期的所用时长是t1=(n-1)t0 t
l
，测量完全部试样的时间t
总
=t1 t2
…
t
n
；4）对静电探头测得的数据进行收集整理，s
n
代表第n个被测试样的表面电位向量，p
n,a
代表第n个试样在第a周期的测试结果，则：以上测量到的结果，是各个试样不同时刻的电位值，根据以上实测的离散点，对于每一个试样的电位随时间的变化规律采用双指数函数进行拟合，获得以下的表达式，a
n
和b
n
分别是与浅陷阱和深陷阱能级中心俘获电荷激发的电位相关的拟合参数；α
n
，β
n
分别为与浅陷阱和深陷阱能级中电荷脱陷概率相关的拟合参数，通过双指数函数和以下式(1)和(2)来求得陷阱分布：根据等温电流衰减理论，可得陷阱的密度函数n(e)为：
ꢀꢀꢀ
（1）
其中：q为电子的电荷量；l为试样厚度；k为玻尔兹曼常数；t为被测的聚合物试样温度；t为表面电位衰减时间(1 s＜t＜10
7 s)；s
n’(t)为第n个试样的表面电位拟合函数值；ε0为真空介电常数；ε
r
材料的相对介电常数；e为陷阱能级深度；n
n
(e)为第n个试样的电子陷阱密度函数；陷阱能级深度为：
ꢀꢀ
（2）其中：ν为逃逸频率，本发明中设置为10
11
，单位为s-1
，可知，n(e)与δe的关系曲线可以用来表征陷阱的能级密度分布。

技术总结
本发明涉及一种用于多试样的陷阱能级快速测量方法，基于等温电流衰减理论，通过分布式多针电极和单一栅极对多试样进行电晕充电，采用点位移平台带动Kelvin式静电探头对多试样阵列进行快速扫描，以不均匀时间步长记录电位信息，通过矩阵运算批量计算陷阱能级及陷阱密度，获得试样的陷阱分布信息，批量试样的最深/最浅陷阱深度，最大/最小陷阱密度，陷阱能级/密度的中位数等统计信息，更为快速、准确的获取批量试样的陷阱分布特征。获取批量试样的陷阱分布特征。获取批量试样的陷阱分布特征。


技术研发人员：刘柏欣 高宇 杜伯学 李敬 叶滨源
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2022/12/30