阅读说明：本技术 复用dlts和hscv测量系统 (Multiplexing DLTS and HSCV measurement system ) 是由 罗伯特·杰弗里·贝利 于 2019-06-10 设计创作，主要内容包括：描述了能够进行复用DLTS和HSCV测量的技术和系统。(Techniques and systems are described that enable multiplexed DLTS and HSCV measurements.)

复用DLTS和HSCV测量系统

技术领域

本发明涉及能够进行复用DLTS和HSCV测量的技术和系统。

背景技术

在半导体材料中，与晶格结构的偏离可能对应于物理缺陷。特定类型的这些物理缺陷对半导体材料的电特性有影响，例如以电荷载流子陷阱的形式，其中电荷载流子陷阱影响诸如自由电子或电子空穴的电荷载流子的迁移率。一些陷阱被称为深陷阱，因为从深陷阱释放电荷载流子的能量超过了特征热能。电荷载流子的不良迁移率影响晶体管、发光二极管、光伏电池等的操作。作为一个示例，金属半导体场效应晶体管(MOSFET)的失效模式涉及偏置温度不稳定性(BTI)，其发生于当陷阱被电荷载流子填充时陷阱引起晶体管的工作阈值电压偏移的时候。作为另一个例子，铜铟镓硒化物(CIGS)太阳能电池能够具有一类具有亚稳行为的缺陷，例如响应于光或滞后效应，从而使CIGS器件表征复杂化。

深能级瞬态光谱(DLTS)是一种基于电容的器件表征方法，其广泛用于半导体和光伏(PV)应用中，以确定太阳能或半导体器件的有源区域中的电荷俘获缺陷的数量和类型。高速CV(HSCV)是用于轮廓化半导体器件中的电荷分布的另外的方法，有时比DLTS系统的精确度更高。在HSCV中，电压扫描发生在短时间间隔，使得电荷俘获缺陷既不能俘获自由载流子也不能释放它们俘获到的载流子，由此避免相关联的电容瞬态。

DLTS和HSCV是通用的半导体器件表征方法。然而，常规地，它们顺次执行，需要可能表示不同器件状态的单独分析。例如，在CIGS太阳能电池中，由于它们特定的缺陷特征组，常见的是，DLTS测量改变了器件的状态，使得HSCV测量在DLTS之前和之后产生不同的结果。DLTS期间的CIGS器件变化无法直接测量，因为HSCV和DLTS方法通常顺次执行。

发明内容

在此描述的主题的一个方面涉及一种装置，包括：第一输入，其被配置为通过接口连接到半导体器件；第一输出，其被配置为通过接口连接到半导体器件；第一电路，其被配置为在第一输出处生成一组波形循环，每个循环具有：第一时间部分，其具有第一信号，该第一信号被配置为用自由载流子填充半导体器件中的一组电荷俘获缺陷；第二时间部分，具有第二信号，该第二信号被配置为基于时间常数使得自由载流子的子集从该组电荷俘获缺陷中退出；与少于整组波形循环对应的循环的第一子集还具有：在第二时间部分期间的第三信号和第四信号，第三信号和第四信号被配置为使填充该组电荷俘获缺陷和/或从该组电荷俘获缺陷退出的对应数量的自由载流子处于限制内，第三信号早于第二信号发生，第四信号晚于第二信号发生。该装置还包括第二电路，其被配置为部分地基于第三信号在第一输入处测量第一组电容特性，并且部分地基于第四信号在第一输入处测量第二组电容特性，以确定在第二时间部分期间的不同时间半导体器件中的电荷深度分布的变化。

在一些实施方式中，半导体器件是光伏电池。在一些实施方案中，光伏电池是铜铟镓硒(CIGS)光伏电池。在一些实施方案中，选择第三信号的持续时间使得第一样本值与第二样本值之间的差异低于阈值，其中第一样本值来自第三信号期间的电容瞬态，第二样本值来自不包括在循环的第一个子集中的循环的第二时间部分期间的第二电容瞬态。在一些实施方案中，阈值约为3pF(皮法)。在一些实施方案中，第三信号具有：约1ms的持续时间；约25个电压阶跃；以及约-1V至约-0.2V的电压范围。在一些实施方案中，第三信号和第四信号具有相同的持续时间、电压阶跃数和电压范围。在一些实施方案中，循环的第一子集中的单个循环跟随不在循环的第一子集中的单个循环。在一些实施方式中，循环的第一子集中的每个循环包括三个电压斜坡，该三个电压斜坡用于在第一输入处测量电容特性，以确定在第二时间部分期间半导体器件中的电荷深度分布的变化，三个电压斜坡包括第三信号和第四个信号。在一些实施方案中，该组电荷俘获缺陷的第一子集对应于响应于光效应或滞后效应中的至少一个的亚稳态缺陷。所描述的技术的实施方式可以包括硬件、方法或处理、或者计算机可访问的介质上的计算机软件。

在此描述的主题的另一方面涉及一种方法，包括：在被配置为通过接口连接到半导体器件的第一输出处生成一组波形循环，每个循环具有：具有第一信号的第一时间部分，所述第一信号被配置为利用自由载流子填充所述半导体器件中的一组电荷俘获缺陷；具有第二信号的第二时间部分，所述第二信号被配置为基于时间常数使得自由载流子的子集从该组电荷俘获缺陷中退出；与少于整组波形循环对应的循环的第一子集还具有：第二时间部分期间的第三信号和第四信号，所述第三信号和所述第四信号被配置为使得填充该组电荷俘获缺陷和/或从该组电荷俘获缺陷退出的相应数量的自由载流子处于约束中，所述第三信号早于所述第二信号发生，所述第四信号晚于所述第二信号发生。该方法还包括在被配置为通过接口连接到半导体器件的第一输入处部分地基于第三信号测量第一组电容特性，并且部分地基于第四信号在第一输入处测量第二组电容特性，以确定在第二时间部分期间的不同时间半导体器件中的电荷深度分布的变化。

在特定实施方式中，半导体器件是光伏电池。在特定实施方案中，光伏电池是铜铟镓硒(CIGS)光伏电池。在特定实施方案中，选择所述第三信号的持续时间使得第一样本值与第二样本值之间的差异低于阈值，其中第一样本值来自第三信号期间的电容瞬态，第二样本值来自不包括在循环的第一个子集中的循环的第二时间部分期间的第二电容瞬态。在特定实施方式中，阈值约为3pF。在特定实施方案中，第三信号具有：约1ms的持续时间；约25个电压阶跃；以及约-1V至约-0.2V的电压范围。在特定实施方案中，第三信号和第四信号具有相同的持续时间、电压阶跃数和电压范围。在特定实施方案中，循环的第一子集中的单个循环跟随不在循环的第一子集中的单个循环。在特定实施方式中，循环的第一子集中的每个循环包括三个电压斜坡，该三个电压斜坡用于在第一输入处测量电容特性，以确定在第二时间部分期间半导体器件中的电荷深度分布的变化，三个电压斜坡包括第三信号和第四信号。在特定实施方式中，该组电荷俘获缺陷的第一子集对应于响应于光效应或滞后效应中的至少一个的亚稳态缺陷。

在此描述的主题的另一方面涉及一种计算机程序产品，其包括当从非瞬态计算机可读介质获取时由一个或多个处理器执行的计算机可读程序代码，该程序代码包括指令，这些指令被配置为使得：在被配置为通过接口连接到半导体器件的第一输出处生成一组波形循环，每个循环具有：具有第一信号的第一时间部分，所述第一信号被配置为利用自由载流子填充所述半导体器件中的一组电荷俘获缺陷；具有第二信号的第二时间部分，所述第二信号被配置为基于时间常数使得自由载流子的子集从该组电荷俘获缺陷中退出；与少于整组波形循环对应的循环的第一子集还具有：第二时间部分期间的第三信号和第四信号，第三信号和第四信号被配置为使得填充该组电荷俘获缺陷和/或从该组电荷俘获缺陷退出的对应数量的自由载流子处于约束中，所述第三信号早于所述第二信号发生，所述第四信号晚于所述第二信号发生。该方法还包括在被配置为通过接口连接到半导体器件的第一输入处部分地基于第三信号测量第一组电容特性，并且部分地基于第四信号在第一输入处测量第二组电容特性，以确定在第二时间部分期间的不同时间半导体器件中的电荷深度分布的变化。

下面进一步参考附图来描述这些方面以及其他方面。

附图说明

图1A示出复用DLTS和HSCV测量系统。

图1B示出复用DLTS和HSCV测量系统的示例流程图。

图1C示出DLTS测量系统中施加到DUT的电压的示例。

图2示出HSCV测量系统中施加到DUT的电压的示例。

图3示出复用DLTS和HSCV测量系统中施加到DUT的电压的示例。

图4示出响应于HSCV测量的DUT中的变化的另外示例。

图5示出响应于HSCV测量的DUT中的变化的示例。

图6示出响应于HSCV测量的不同配置的DUT中的变化的示例。

具体实施方式

本公开描述了用于复用DLTS和HSCV测量系统的系统和技术。例如，当利用DLTS方法对CIGS太阳能电池进行表征时，利用HSCV方法来测量DLTS期间CIGS如何变化。

深能级瞬态光谱(DLTS)是一种基于电容的器件表征方法，其能够用于半导体和PV应用中，以确定太阳能或半导体器件的有源区域中的电荷俘获缺陷的数量和类型。存在多种方法用于解释DLTS光谱以获得复合活性缺陷的激活能、它们的俘获截面和它们的浓度。DLTS能够工作在数字模式，由此在通过改变施加到诸如CIGS太阳能电池的待测器件(DUT)的电压而引发的电容瞬态期间，以高速率对快速电容计的输出进行数字采样。电容瞬态源于器件中演化的俘获电荷分布。

在DLTS中，DUT的温度能够发生变化，使得电容瞬态时间常数发生变化。能够对温度与时间常数之间的关系进行分析来确定器件中的被俘获电荷的发射的动力学。通过改变施加到DUT的电压，可以控制被注入的载流子进入器件的有源区域的深度。通过在不同电压设置下重复DLTS测量，可以通过比较不同分立电压值之中DLTS响应的大小来推断电荷俘获缺陷的位置。通过这种方式，能够产生浓度(例如，电荷深度)分布。在一些场景中，DLTS方法涉及重复测量以执行温度扫描。

电容-电压(C-V)技术是用于轮廓化半导体器件中的电荷分布的另一方法的示例。在CV技术中，记录从几秒到几分钟范围的时间在静态设备中施加电压范围内DUT的电容。根据该电容-电压关系，可以计算DUT中的浅掺杂剂分布。在一些情况下，能够引起电容瞬变并在有源区中累积俘获电荷的电荷俘获缺陷的存在使得CV结果的解释复杂化。

高速CV(HSCV)的方法消除了一些设备中传统CV的一些问题。在HSCV中，电压扫描发生在例如一毫秒内。在一些情况下，对于这样的时间间隔，电荷俘获缺陷不捕获自由载流子也不释放它们被捕获的载流子，从而没有相应的电容瞬变(例如，电荷分布基本上冻结就位)。测量的HSCV分布表示基于直接解释的总电荷密度(例如，掺杂剂加离子化缺陷)，并且用于诊断器件中变化的电荷分布，并且在特定情况下，能够帮助揭示变化的根源。

本公开描述了用于复用DLTS和HSCV测量系统的系统和技术。在特定实施方式中，因为HSCV能够诊断器件中变化的电荷分布，所以在DLTS测量期间执行的HSCV测量能够精确地揭示产生DLTS进行处理和分析的电容瞬态的变化的电荷分布。所公开的技术在例如数字数据采集平台的测量中同时集成DLTS和HSCV测量。

在一类实施方式中，DLTS测量被配置为采用重复脉冲循环或波形循环，其中能够连续监视和分析电容瞬态，每个HSCV电压扫描被配置为持续例如大约一毫秒，HSCV电压扫描周期性地***到重复的DLTS脉冲序列中，并且能够独立地处理DLTS和HSCV信号。

应当理解的是，所公开的技术能够在与DLTS测量本身大致相同的时间量内提供DLTS测量以及同时的一系列温度相关的电荷分布。应当注意，复用DLTS和HSCV测量可以使得能够观察在DLTS测量期间发生的变化的电荷和/或有效掺杂分布(例如，使用HSCV来研究DLTS测量中的电容瞬态期间的电荷演化)。通过下面讨论的附图来说明所记录的电容值的分析和电压脉冲序列的示例。

以下附图中的电压和电容值的特定符号(例如，正、负)是出于示例目的，并且电压或电容值的特定符号可以基于测量设置和/或DUT的配置而不同。还应当理解，以下附图中的电压和电容的具体值和单位是出于示例目的，并且值可以表示为相对变化(例如，比率、百分比、Δ值等)，和/或单位可以基于测量设置和/或DUT的配置而不同。还应当理解，在一些实施方式中，可以使用电流源代替电压源。

图1A示出复用DLTS和HSCV测量系统150的示例实施方式。用于生成下面的图1C至图6中示出的脉冲循环的信号源151中的电路可以包括一个或多个电压和/或电流源用于通过输出端口153接口至一个或多个DUT，诸如半导体器件151，并且能够包括但不限于函数发生器、任意波形发生器等。用于测量下面的图1C至图6中示出的波形和/或数据点的信号分析器155中的电路可以包括一个或多个电压、电流、温度、和/或电容传感器、测试仪、示波器、数据采集(DAQ)设备等，用于通过输入端口154接口到一个或多个DUT，诸如半导体器件151。关于下面图1C至图6的讨论进一步详细描述复用DLTS和HSCV测量系统150的部件的配置。

图1B示出复用DLTS和HSCV测量系统的示例流程160。在一类实施方式中，该流程包括在被配置为通过接口连接到半导体器件(例如，图1A中的半导体器件151)的信号源的第一输出处生成一组波形循环。例如，在161，该流程包括生成具有第一信号的第一时间部分(例如，脉冲阶段)，该第一信号被配置为利用自由载流子填充半导体器件中的一组电荷俘获缺陷。在162，该流程包括生成具有第二信号的第二时间部分(例如，弛豫阶段)，该第二信号被配置为基于时间常数使得自由载流子的子集从该组电荷俘获缺陷退出。

在循环的子集中，流程还包括在第二时间部分(例如，弛豫阶段)生成第三信号(164)和第四信号(166)，第三信号和第四信号(例如，不同的HSCV电压斜坡)被配置为使得填充该组电荷俘获缺陷和/或从该组电荷俘获缺陷退出的对应数量的自由载流子处于约束中(例如，电容瞬态弛豫阶段的扰动被限制为例如小于3pF)。如下面关于图1C至图6的讨论进一步详细描述的，第三信号早于第二信号发生，并且四信号晚于第二信号发生，使得能够观察到电容瞬态期间电荷深度分布的演化。

该流程还包括在第一输入处部分地基于第三信号测量第一组电容特性(168)，并且在第一输入处部分地基于第四信号测量第二组电容特性(170)，该第一输入被配置为通过接口连接到半导体器件。在172处使用这些不同组的电容特性，相对于相应的第三信号和第四信号，用于在第二时间部分期间的不同时间确定半导体器件中的电荷深度分布的变化。下面关于图1C至图6讨论的示例将是有启示性的。

图1C示出了电压相对于时间110曲线和电容相对于时间105曲线的对100，描述了DLTS测量中施加到DUT(例如，CIGS太阳能电池)的电压的示例，以及响应于所施加的电压在DUT中的电容的示例。施加到器件的重复电压分布将每个周期分为两个阶段。在“脉冲”信号(例如，阶段106)，DUT被偏置为接近例如零的电压。在此期间(在图1C中描绘为大约10ms，如脉冲宽度102、脉冲宽度103所示)，器件有源区中的电荷俘获缺陷被自由载流子填充。在“弛豫”信号(例如，阶段107)期间，电压保持在例如约-0.5V到-2V之间的反向偏压，以使自由载流子从器件有源区域退出。

在图1C中，电容以两种方式改变：在脉冲阶段106期间，由于DUT上的电压增加(达到图1C中超出指示范围的值)电容发生变化，以及当反向偏压时电容改变(例如，电容改变116)在弛豫阶段107中恢复时，被俘获的载流子在时间间隔117以特征时间常数发射，从而产生电容的典型指数变化(例如，电容瞬态115)。DLTS测量系统使用例如来自快速电容计的高速采集电容瞬态来分析弛豫阶段期间的电容瞬态。

在特定实施方式中，重复脉冲和数据采集用于当温度(并且因此电容瞬态时间常数)随时间连续变化时增加信噪比。例如，如图1C所示DLTS的测量周期为1秒，并且在各种实施方式中，温度缓慢变化，使得能够在相同的有效温度下对至少几个(3至10)周期进行平均。DLTS方法的背景细节描述在LANG,D.V.，“Deep-level transient spectroscopy:A newmethod to characterize traps in semiconductors(深能级瞬态光谱学：一种表征半导体中陷阱的新方法)”，Journal of Applied Physics(应用物理杂志)，45(7)：3023-3032，1974年，出于所有目的将整个公开内容引入本文作为参考。

图2示出了电压相对于时间210曲线和电容相对于时间205曲线的对200，描述了HSCV测量中施加到DUT(例如，CIGS太阳能电池)的电压的示例，以及响应于所施加的电压在DUT中的电容的示例。在图2中，电压出现斜坡超过1ms(由时间间隔225、时间间隔255所示)，在边界电压处开始和结束(由从大约-0.1V开始并且大约-1.0V结束的电压间隔235所示，具有相应的整体电容变化间隔265)。在每个电压阶跃(图2中所示的示例中的10个阶跃)中，可以数字地平均电容，从而产生一系列C和V值(例如，电压值220与电容值250相关联)。应当理解，HSCV电压斜坡期间的特定边界电压和特定数量的电压阶跃不限于图2中所示的示例。例如，选择特定数量的电压阶跃(或电压步长230)，使得每个电压的停留时间允许在每个电容阶跃(例如，电容变化260)之后测量稳定的电容值，同时将总斜坡时间限制为不大于约例如1ms。在一类实施方式中，使用大约25个电压阶跃。应该理解的是，图2中的电压分布是非限制性示例，并且每个电压阶跃的停留时间可以是不均匀的，电压步长可以是不均匀的，可以重复电压阶跃，或者电压阶跃可以不必依次减小或增加，等等。CV和HSCV方法的背景细节描述于PAUL等人的“Fast CV method to allev of deep levels in CIGS doping profiles(减缓CIGS掺杂分布中的深能级的影响的快速C-V方法)”arXiv：1706.09946[physics.ins-det]，2017年和BOESCH，Jr.，Edwin H.，“Development of Apparatus for PerformingRapid Capacitance-Voltage Measurements on MIS Structures(在MIS结构上进行快速电容-电压测量的装置的开发)”，Harry Diamond Laboratories(哈里戴蒙德研究所)，报告编号HDL-TM-76-33,1976年，出于所有目的将整个公开内容引入本文作为参考。

图3示了用于复用DLTS和HSCV测量的方法300的示例。电压迹线描绘了几个电压脉冲循环(例如，脉冲循环305、脉冲循环307)，其表示如前面针对图1C所讨论的DLTS脉冲循环。在图3的示例中，基于预定比率，DLTS脉冲循环以包含一个或多个施加的HSCV电压斜坡(例如，脉冲循环306和脉冲循环308)的循环进行交替。图3示出了1：1的比率，对应于一个HSCV脉冲循环跟随一个DLTS脉冲循环。该比率可以变化，例如，比率为1000：1，每个HSCV脉冲循环具有1000个DLTS脉冲循环。应当理解，如本文所提到的，一个HSCV脉冲循环包括一个或多个HSCV测量，如先前针对图2所讨论的。

对于DLTS脉冲循环，根据如针对图1C所讨论的DLTS方法获取和分析电容瞬态。在HSCV脉冲循环中，一个或多个HSCV电压斜坡以预定间隔重叠在弛豫阶段期间，该预定间隔可以包括脉冲循环开始到HSCV电压斜坡之间的间隔320、HSCV电压斜坡之间的间隔321、和/或HSCV电压斜坡与脉冲循环结束之间的间隔322。针对HSCV脉冲循环306在图3中示出了两个(例如，电压斜坡312a和312b，电压斜坡312a的放大视图位于图3的顶部)，但应当理解的是，HSCV电压斜坡的具体数量和时间间隔的持续时间能够不同于图3中所示的示例。在一类实施方式中，例如电压斜坡312a和电压斜坡312b的HSCV脉冲循环内的电压斜坡可以不同地配置。此外，在一些实施方式中，跨越不同HSCV脉冲循环的电压斜坡的配置可以不同(例如，包括但不限于电压范围330、停留时间331、电压步长332、定时间隔334等)。例如，在图3中，脉冲循环308中的HSCV脉冲循环的数量可以与脉冲循环306中的数量不同，HSCV电压斜坡313a-b的配置可以与电压斜坡312a或312b不同，并且定时间隔323-325可以不同于相应的定时间隔320-322。

在这些HSCV脉冲循环期间，DLTS分析可以处于空闲而不处理数据，替代地每个单独的HSCV电压斜坡(例如，电压斜坡312a)能够用于获取、存储和处理该特定脉冲循环的C-V数据。在特定实施方式中，对应于不同HSCV电压斜坡的不同组的C-V数据的变化提供了DLTS电容瞬态期间演化的电荷分布的快照。例如，使用针对电压斜坡312a的C-V数据和针对电压斜坡312b的C-V数据来观察电容瞬态310期间的演化的电荷分布。此外，能够观察到不同电容瞬态的演化电荷分布的差异，例如电容瞬态310和电容瞬态311之间的差异。应当理解，针对特定DLTS脉冲循环的特定条件(例如，温度等)确定演化的电荷分布，并且同时执行整个DLTS测量过程。

图4描绘了表示电容瞬态期间演化的电荷分布的一系列迹线。迹线对应于电容瞬态期间的三个不同时刻，如由5ms(毫秒)、450ms和875ms图例条目所示。作为示例，电容相对于电压的曲线410的迹线413，其对应于在5ms处执行HSCV电压斜坡，表示25个(迹线413中的标记的数量)不同的电压扫描范围约为-1至0V的电压值与电容对(具体地，皮法每平方厘米)。应当理解，曲线410中的x轴的特定取向，从-1到0V(伏特)，可以是出于清楚的目的，并且不一定表示HSCV电压斜坡在-1V处开始并pF且在0V处结束。

图4示出了迹线414和415偏离迹线413，从而指示由HSCV电压斜坡在5ms处观察到的电容与电压的关系不同于由HSCV电压斜坡在450ms(和875ms)观察到的电容与电压的关系。三条迹线上的电容与电压关系的这种变化表示在三个不同时刻的电容瞬态期间演化的电荷分布。

演化的电荷分布也能够表示为电荷(以N为单位，每立方厘米的电子电荷e的单位数)与空间深度(以微米为单位)的曲线405。分别对应于5ms、450ms和875ms的迹线406、407和408的时间序列示出了随着时间的推移，在电容瞬态期间，在DUT的较浅区域中(例如，减小深度的方向上的箭头404)存在向更大电荷密度的转变(例如，增加电荷密度的方向上的箭头403)。观察演化的电荷分布能够提供关于DUT中缺陷特征的信息。例如，一些类型的缺陷可以在使用所公开的技术无法确定的快速时间尺度上俘获和/或释放电荷载流子，因此观察演化的电荷分布能够指示存在特定类型的缺陷。

应当理解，HSCV电压斜坡的间隔持续时间334是相对于DLTS脉冲阶段(例如，脉冲301)的持续时间的持续时间，使得HSCV测量相对于没有HSCV测量的脉冲循环对于整个电容瞬态的影响有限。例如，基于在脉冲阶段期间填充电荷俘获缺陷所需的较短时间或在弛豫阶段期间的弛豫时间常数，将HSCV电压斜坡的持续时间选择为短于定时阈值。如果HSCV电压斜坡的持续时间超过定时阈值，则HSCV斜坡可能引起额外的缺陷充电或弛豫。

图5示出了对整个电容瞬态产生扰动的HSCV测量的示例。曲线505描绘了没有任何HSCV电压斜坡的DLTS脉冲序列，其中迹线506表示具有初始脉冲阶段随后是弛豫阶段的电压信号，并且迹线507表示DUT中的对应电容。曲线515描绘了具有三个HSCV电压斜坡(例如，电压斜坡518、519、520)的DLTS脉冲序列，其中迹线516表示具有初始脉冲阶段随后是包括电压斜坡518-520的弛豫阶段的电压信号。迹线517表示DUT中的对应电容，并且电容增量521、525和530是相对于曲线505中所示的电容瞬态的电容瞬态中的扰动。应当理解的是，电容瞬态扰动的幅度将随着电压斜坡518-520的定时持续时间增加而增加，反之亦然。

图6示出了针对HSCV电压斜坡的不同持续时间对于100ms的DLTS脉冲宽度(如图5所示)的电容瞬态扰动幅度的示例曲线600。例如，对于0.1秒(100ms)的电压斜坡持续时间，如标记615所示，观察到的电容增量范围从低至约12pF到高达约15皮法，如电容扰动范围605所示。作为示例，对于100ms的DLTS脉冲宽度，在约900ms的弛豫阶段期间每个100ms的电压斜坡持续时间能够产生大约12pF到大约15pF的电容瞬态扰动(例如，电容增量521、525、530)。

曲线600表示随着HSCV电压斜坡定时持续时间增加，电容瞬态扰动的幅度增加，反之亦然。例如，当将HSCV电压斜坡定时持续时间减小到0.1ms时，如标记620所示，电容瞬态扰动的幅度具有约2.5pF的电容增量、电容扰动范围610的有限影响。作为示例，对于100ms的DLTS脉冲宽度，在约900ms的弛豫阶段期间每个1ms的电压斜坡持续时间能够产生约2.5pF的电容瞬态扰动(例如，电容增量521、525、530)。应当理解，曲线600指示甚至小的HSCV电压斜坡定时持续时间(例如，0.1ms)引起电容中出现小的阶跃(例如，发生电荷捕获)。然而，保持整体电容瞬态特性，并且HSCV测量能够提供电容瞬态的开始到结束的电荷分布变化有关的信息。

可以使用各种标准或专有的分立电子设备或集成半导体工艺中的任何标准或设备来实现在此描述的各种实施方式。另外，应该注意的是，实施方式被理解为可以采用更宽范围的半导体材料和制造工艺，包括例如CMOS、CIGS、GaAs、SiGe等。

如上所述，在一些实施方案中，装置和方法可以用于表征光伏材料和电池。例如，除了CIGS电池之外，本公开的方面可以应用于碲化镉(Cd-Te)电池、非晶硅(a-Si)电池、微晶硅(Si)电池、晶体硅(c-Si)电池和砷化镓(GaAs)多结电池。

如在此所述的复用的DLTS和HSCV测量系统可以呈现(但不限于)在软件(非瞬态计算机可读介质中的目标代码或机器代码)中，在编译的不同阶段中，作为一个或多个网表(例如，SPICE网表)，在模拟语言中，在硬件描述语言(例如，Verilog、VHDL)，通过一组半导体处理掩模，以及作为部分或完全实现的半导体器件(例如，ASIC)。一些实施方式可以是独立的集成电路，而其他实施方式可以作为较大系统、模块、数据采集平台或测试与测量设置(例如，SULA、SEMETROL)的一部分嵌入。

本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对上述实施方式的形式和细节进行改变。另外，尽管已经参考一些实施方式描述了各种优点，但是本公开的范围不应受限于对这些优点的参考。而是，本公开的范围应当参考所附权利要求来确定。