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正电子湮灭技术是一种强有力的材料表征方法。正电子作为电子的反粒子，具有与电子相同的质量但相反的电荷。当正电子注入材料后，会经历热化过程，然后在材料中扩散运动，最终与电子发生湮灭反应。湮灭过程产生两个能量为511千电子伏特的伽马射线，这些射线携带了材料内部结构的重要信息。
正电子湮灭寿命谱仪是基于符合测量原理的精密仪器。钠22放射源同时发射正电子和1.28兆电子伏特的伽马射线，伽马射线被起始探测器探测到，标记正电子的产生时刻。正电子在样品中扩散并最终湮灭，产生的511千电子伏特伽马射线被湮灭探测器探测到。通过测量两个探测信号的时间差，可以得到正电子的湮灭寿命。寿命谱通过多指数函数拟合，不同的寿命成分对应不同类型的缺陷。
符合多普雷展宽谱仪利用多普雷效应测量湮灭电子的动量分布。当正电子与运动电子湮灭时，电子的动量会导致511千电子伏特伽马射线产生能量偏移。高纯锗探测器具有优异的能量分辨率，能够精确测量这种微小的能量展宽。通过符合测量确保两个伽马射线来自同一次湮灭事件。能谱的中心区域反映价电子贡献，定义为S参数；翼部区域反映核心电子贡献，定义为W参数。这两个参数提供了互补的电子动量信息。
半导体材料中存在多种类型的缺陷，每种缺陷都有其特征的正电子湮灭参数。点缺陷包括单空位和空位团簇，单空位的正电子湮灭寿命约为150到200皮秒，而空位团簇的寿命可达250到400皮秒。线缺陷如位错的寿命通常在300到500皮秒之间。面缺陷如晶界也会俘获正电子。不同缺陷的电子密度环境不同，导致S参数和W参数呈现不同的特征值。正电子优先被缺陷俘获，因为缺陷处的正电势较低。
掺杂物分布表征是正电子湮灭技术的重要应用。掺杂原子如磷或砷替代硅原子后，会改变周围的电子密度分布，进而影响正电子湮灭参数。通过寿命谱仪测量不同寿命成分的强度变化，可以反映掺杂浓度。多普雷展宽谱仪测量的S参数和W参数与掺杂浓度呈现特定的关联关系。S参数通常随掺杂浓度增加而增大，W参数则相反。通过建立参数与浓度的标定曲线，可以实现掺杂浓度的定量分析。同时，参数的空间分布反映了掺杂的均匀性，为半导体器件的质量控制提供重要信息。