Способ измерения объемного времени жизни неравновесных носителей заряда в примесных полупроводниках

Способ измерения объемного времени жизни неравновесных носителей заряда в примесных полупроводниках

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: через полупроводниковый образец пропускают постоянный ток, освещают образец импульсом монохроматического излучения, энергия которого удовлетворяет условию , где Е, Ей. ЕС - энергии инжектирующего излучения , ионизации атомов примеси и ионизацииатомовполупроводника соответственно в направлении, ортогональном направлению электрического тока в образце . Величину тока через образец и интенсивность освещения выбирают из уеловия достижения максимума амплитуды импульса фотопроводимости. Измеряют кривую релаксацию фотопроводимости, по которой определяют искомую величину. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850735/25 (22) 10,07.90 . (46) 30.11.92, Бюл. 44 (71} Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений (72) А. И. Карпов и О. И, Карпова (56) Павлов Л. П. Методы определения основных параметров полупроводниковых материалов — М.: Высшая школа, 1975, с.

147 — 149.

Патент США М 3919639, кл, G 01

R 31/26, 1972. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМНОГО

ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕРАВНОВЕСНЫХ

НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПРИМЕСНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых материалов.

Известен способ измерения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках, включающий пропускание через образец постоянного тока, осве- . щения образца импульсом инжектирующего излучения и измерение релаксации проводимости.

Недостатком данного способа является низкая точность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ определения времени жизни носителей заряда в полупроводниковом кристалле, включающий пропускание через испытуемый обра„„5Q „„17788 19А1 (я)ю Н 01 1 21/66 (57) Сущность изобретения: через полупроводниковый образец пропускают постоянный ток, освещают образец импульсом монохроматического излучения, энергия которого удовлетворяет условию E„

Е, Еи, Ec — энергии инжектирующего излучения, ионизации атомов примеси и ионизации атомов полупроводника соответственно в направлении, ортогональном направлению электрического тока в образце. Величину тока через образец и интенсивность освещения выбирают из уаловия достижения максимума амплитуды импульса фотопроводимости. Измеряют кривую релаксацию фотопроводимости, по которой определяют искомую величину. 2 ил. зец постоянного тока, освещение образца импульсом инжектирующего излучения и измерения кинетики релаксации фотопроводимости, Недостатком известного способа определения времени жизни носителей заряда в полупроводниковом кристалле является низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения объемного времени жизни неравновесных Носителей заряда в примесных полупроводниках, включающем пропускание через испытуемый образец постоянного тока, освещение образца импульсом инжектирующего излучения и измерение кинетики релаксации фотопро1778819

На фиг. 1 показана функциональная 15

На схеме подключения испытуемого об- 25 разца (фиг. 2) показаны: диафрагма 1, иголь-. чатые электроды 2, испытуемый образец 3, 30

n=A ехр (- — ), Еи

2kT водимости задают температуру образца в зависимости от требуемого уровня инжекции, освещают образец монохроматическим излучением, причем энергия его удовлетворяет условию Eg

Устройство, показанное на фиг. 1, включает источник импульсного ионизирующего излучения 1, диафрагму 2, испытуемый образец 3, присоединительные электроды 4, 5,, регулируемый источник постоянного тока 6, усилитель 7 и измеритель 8. область рекомбинации 4, инжектирующее излучение 5,.линии электрического тока 6;

Реализуется способ следующим образом. В зависимости от требуемого уровня инжекции задаются количеством свободных носителей заряда примеси в зоне проводимости полупроводника и пользуются выражением где n — количество свободных зарядов примеси в зоне проводимости полупроводника, А — константа, численно равная количеству связанных носителей заряда с энергией активизации Еи, k — постоянная Больцмана, Т вЂ” абсолютная температура, определяют требуемую температуру образца, Присоединяют испытуемый образец 3 к источнику тока при помощи игольчатых электродов 2, установленных в центрах торцовых площадок образца, как показано на фиг, 2. При этом линии электрического тока через образец образуют веретенообразную фигуру, внутри которой сконцентрированы практически все носители зарядов, участвующие в переносе электрического тока, Освещают образец сконцентрированным монохроматическим ионизирующим излучением, направленным в центре веретенообразной фигуры. Этим создается область

55 рекомбинации 4 в глубине испытуемого образца. Испытуемый образец освещают инжектирующими импульсами с крутыми задними фронтами.

Поступающие от источника 1 (фиг. 1) импульсы монохроматического излучения с энергией Еи<Е<Ес, где Е, Еи, Ес — энергии инжектирующего излучения, ионизации атомов примеси и ионизации атомов полупроводника соответственно, через диафрагму 2 воздействуют на испытуемый образец

3 и возбуждают в нем неравновесные носители зарядов путем ионизации носителей зарядов на внешних орбитах атомов примеси, не участвующих в образовании связей атомов примеси с атомами полупроводника.

Под действием электрического тока, протекающего через образец 3, присоединенный электродами 4, 5 к. регулируемому источнику постоянного тока 6, на входе усилителя 7 возникают импульсы напряжения фотопроводимости с экспоненциальным задним фронтом, которые контролируются измерителем 8. Б качестве измерителя может быть использован осциллограф, синхронизируемый от источника ионизирующего излучения 1.

Повышая ток через испытуемый образец и увеличивая интенсивность ионизирующего излучения добиваются максимума амплитуды напряжения, импульсов фотопроводимости. После этого, на экспоненциальном участке заднего фронта лмпульса фотопроводимости на экране осциллографа фиксируют две точки с соотношением орди, нат, равным корню натурального логарифма, а на оси абсцисс фиксируют время прохождения луча между укаэанными точками. Зафиксированным промежуток времени будет являться искомым временем жизни неравновесных носителей заряда в испытуемом образце.

Формула изобретения

Способ измерения объемного времени жизни неравновесных носителей заряда в примесных полупроводниках, включающий пропускание через испытуемый образец постоянного тока, освещение образца импульсом инжектирующего излучения и измерение кинетики релаксации фотопроводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, задают температуру образца в зависимости от требуемого уровня инжекции, освещают образец монохроматическим излучением, причем энергия его удовлетворяет условию

Еи<Е<Ес, где Е, Еи, Ec — энергии инжектирующего излучения, ионизации атомов примеси и ионизации атомов полупроводника

1778819

Составитель А.Карпов

Техред М. Моргентал Корректор О,Густи

Редактор И.Коляда

Заказ 4197 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп.Гагарина. 101 соответственно, в направлении, ортогональном направлению электрического тока в образце, а интенсивность освещения и величину тока через образец выбирают из условия достижения максимума амплитуды импульса фотопроводимости.