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半导体的载流子输运特性一载流子扩散系数、少数载流子寿命和前表面复合速度是表征半导体品质及特性的重要参数，是控制微电子器件质量、性能和可靠性的关键参数。精确测量半导体的载流子输运参数也将为半导体产品生产提供可靠数据，以便于制备出性能更为优良的电子产品。所以，对这些参数的准确检测是半导体制造业中的一个重要课题。本文从光激发自由载流子的产生、扩散与复合过程和载流子输运特性的关系出发，结合半导体中的一种重要物理现象一自由载流子吸收，给出了调制自由载流子吸收检测技术的新的理论模型，并采用径向位置扫描方式测量半导体输运参数。具体来说主要分为以下几个方面：
以描述半导体中光激发自由载流子的产生、复合和扩散过程的连续性方程和自由载流子吸收为基础，将传统的调制自由载流子吸收检测技术的一维理论模型推广到三维模型，不仅给出了调制自由载流子吸收检测信号与载流子输运参数的关系式，也给出了检测信号与调制频率以及泵浦-探测光相对距离的关系。
对建立的三维模型进行模拟仿真，详细分析了在不同调制频率、不同探测位置时载流子输运参数对检测信号的影响；通过引入灵敏度系数，分析了调制自由载流子吸收检测技术的三维理论模型对载流子扩散系数、少数载流子寿命和前表面复合速度的灵敏度；通过多参数拟合，仿真分析了均方差对各个参数的灵敏度。
根据建立的三维理论模型，搭建了调制自由载流子吸收检测技术的实验平台，并利用该实验平台测量了半导体单晶硅的调制自由载流子吸收信号的径向位置扫描曲线；通过多参数拟合，从测量结果中获取了测试样品的载流子扩散系数、少数载流子寿命和前表面复合速度值；分析了拟合结果的灵敏度以及测量精度，得到了与仿真一致的结论。
从理论上对调制自由载流子吸收检测技术的频率扫描和径向位置扫描两种测量方式的测量范围进行了分析，发现径向位置扫描测量方式的测量范围比频率扫描方式大，并且测量精度也有大幅度提高。从仿真和实验两个方面对两种测量方式检测结果的相对灵敏度以及拟合结果的可信度进行对比分析，发现在频率扫描拟合过程中载流子输运参数之间以及载流子输运参数和光斑半径之间会相互影响，这大大削弱了频率扫描曲线拟合结果的可信度，而径向位置扫描方式则能使这种影响降低到很小，从而提高了通过多参数拟合得到的载流子输运参数的准确度。