單晶硅的少子壽命是指非平衡少數載流子（電子或空穴）在半導體材料中從產生到消失（即通過復合過程失去）的平均時間。它是評價單晶硅質量的重要參數之一，對硅單晶的性能有著直接和重要的影響。影響單晶硅少子壽命的因素有很多，包括材料的晶體缺陷、雜質含量、表面損傷、表面復合速率以及基片厚度等。

表面損傷和雜質

在單晶硅的加工過程中，如切割、研磨和拋光等步驟，可能會在表面引入損傷層和雜質。這些損傷和雜質會作為復合中心，加速少子的復合過程，從而降低少子壽命。例如，研究表明，使用HF與HNO3混合溶液對單晶硅片表面進行腐蝕，可以在一定時間內去除損傷層，使少子壽命達到最大。



從上圖中可知，隨著酸腐蝕時間的增加，測得的少子壽命值逐漸增大，在5~7min時最大，樣品的厚度減少0.3~0.4mm。使用混合酸腐蝕，去除面損傷層和沾污，使表面趨于平整，可使少子壽命顯著提高。

表面粗糙度

表面粗糙度的增加會導致更多的表面態和缺陷態，這些態會捕獲或釋放電荷載流子，增加非輻射復合的幾率，從而降低少子壽命。因此，通過優化拋光工藝，獲得更光滑的表面，可以有效提高少子壽命。

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表面鈍化

使用碘酒將硅片表面進行表面鈍化處理，因為碘原子可與硅的(100)表面上的懸掛鍵結合，從而避免了重金屬雜質，特別是Fe、Cu等原子污染硅的表面，就能獲得較真實的單晶體壽命值。經過實驗，碘與無水乙醇的摩爾濃度為0.08mol/L時，鈍化后的少子壽命最高。此外還應強調鈍化用的碘酒必須現配現用，否則鈍化效果將會大打折扣。

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單晶硅的表面形態通過影響表面復合速率和載流子的分布狀態，進而影響其少子壽命。為了獲得高性能的半導體器件，需要通過精細的加工和表面處理工藝來優化單晶硅的表面形態，以實現更長的少子壽命。

審核編輯：劉清