Способ определения параметров варизонного полупроводника Советский патент 1985 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения параметров варизонных полупроводников и структур. Известен способ определения параметров полупроводников и гетерострук тур, основанньй на измерении и сравнении интенсивностей возбуждающего луча и рекомбинационного излучения и определении расчетным путем- внутреннего квантового выхода излучения Недостатком этого способа являетГея его непригодность для определения параметров, варизонных полупроводниНаиболее близким является способ определения параметров варизонного по лупроводника, основанный на измерении интенсивности его фотолюминесценции при возбуждении со стороны широкозон ной поверхности. Недостатками .этого способа являю ся низкая тбчность определения внутреннего квантового выхода излучения, обусловленная тем, что не учитывается коэффициент - прохождени света через широкозонную поверх-, ность, не учитьшается самопоглощёни рекомбинационного излучения, а также наличие ошибок при измерении световых потоков. Цель изобретения - повьшение точности определения внутреннего квантового выхода излучения. Цель достигается тем, что в спо . собе определения параметров варизо ного полупроводника, основанном на измерении интенсивности его фотолю минесценции при возбуждении со сто роны широкозонной поверхности, полупроводник охлаждают от комнатн температуры до сверхнизких темпера тур при различных температурах Т. измеряют спектры неполяризованной поляризованной фотолюминесценции, по измеренным спектрам определяют длины смещения неравновесных носит лей 1 и их спинов Ц , находят ко эффициент оптических потерь t по формуле бнас/ нас а внутренний квантовый выхо.д излу чения находят по формуле ( - значения L и s и«с на участке низкотемпературного сыщения зависимостей L () и (т). Приосвещении варизонного полуроводнику, например р-типа, с широозонной СТОРОНЫнеполяризованным ветом, в нем возбуждаются неориенированные электроны. Эти электроны вижутся под действием квазиэлектриеского поля в сторону уменьшения rf-. Во врейя движения они рекомбини т, в том числе излучательно. пектр неполяризованной фотолюминесенции позволяет определить длину х смещения L При освещении полупрово-дника с ирокозонрой стороны циркулярнооляризованным светом в нем возбужаются ориентированные по спину электроны. Спектр поляризованной фотолюминесценции позволяет определить длину смещения среднего спина 1. Определение L и 1 производйтся из следующих выражений: {Ь,.4Э .((hQa (Ь.)ОИЗ ivEjKE tf lh.l-.) 5 - интенсивности неполяригде CJ и ( зованной фотолюминесценции;К9 да® произвольные энергии фотонов в спектре фотолюминесценции. При понижении температуры полупроводника растет внутренний квантовьй выход излучения Ч . При этом возрастают также Ц и Ц . Однако при достаточно низких температурад рост ч уже не приводит к росту I и L поскольку эффективное время жизни электронов будет определяться не безыэлучательным каналом рекомбинации, а выходом фотонов из полупроводника, то есть оптическими потерями. Эти потери характеризуются коэффициентом i , который означает вероятность выхода фотона в .каждом акте излучательной рекомбинации и определяется по формуле -. 3 Знание t позволяет определить 2 (т) в той области температур, где (т влияет на и L .g . Эти вычисления ведутся по формуле 1Чт)(

.Пример. Варизонньй полупроводник на основе твердого .раствора л (G,aAe), vEg 20 эВ/см, Р 510 см возбуждают с широкозонной стороны светом гелий-неонового лазера, измеряют спектральное распределение интенсивности его неполяризованной фотолюминесценции, охлаждают полупроводник от комнатной температуры до 4 К, при .различных температурах Т, измеряют спектры поляризованной и неполяризованной фотолюминесценции, по измеренным спектрам определяют длины смещения

а искомзто величину определяют из О .соотношения.

)

(TV

иПт)-о,)

При т 10 к 12 94%, при Т 50 К ч 88%, при Т 100 К f 68%.

Способ может быть использован при создании широкого класса полупроводниковых приборов, характеристики KOTOpbtx существенно зависят от внутреннего квантового выхода излучения.. 0743364 неравновесных носителей заряда L(T) и их спинов Lg (т), находят коэффициент оптических потерь по формуле i-L;Hoc/L:oc b;(4)/Ln4k) 8мкм/(0омкм 0,09

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАЖТРОВ ВАРИЗОННОГО ПОЛУПРОВОДНИКА, основанньй на измерении интенсивности его фотолюминесценции при возбуждеНИИ со стороны широкозонной поверхности, отличающийся тем, i что, с целью повышення точности опре- деления внутреннего квантового выхода излучения, полупроводник охлаждают от комнатной температуры до сверхнизких температур, при различных температурах, Т измеряют спектры неполяризованной и поляризованной фотолюминесценции, по. измеренным спектрам определяют длины смещения неравновесньк носителей заряда L и их спинов L g , находят коэффициент оптических потерь fc по формуле bLL«J4 бчас нас ) . а внутренний квантовый выход излуче(Л ния находят по формуле цЧт) (т)b4TU -t)tmt) L гдеЧ нчс и Л биче значения и L с нз участке низкотемпературно 1 го насыщения зависимостей L СТ) и и;(ть 0(д 00 Otn