Способ диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах Советский патент 1989 года по МПК G01R31/26 H01L21/66 

Фаг.1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в процессе исследования свойств полупроводниковых материалов при их производстве.

Цель изобретения - расширение класса диагностируемых материалов и повышение достоверности.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего операции способа диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах; на фиг. 2 - расположение образца в волноводной секции; на фиг. 3 - зависимость СВЧ-ЭДС (U) от величины падающей на образец СВЧ-мощности Р, нормированной к мощности источника СВЧ-энергии.

Устройство содержит генератор 1 запуска источник 2 СВЧ-энергии - магнетрон, нагрузки 3 и 4, ответвители 5 и 6, аттенюаторы 7 и 8, детектор 9, волноводную секцию 10 с образцом 11, снабженным вплавными омическими контактами 12 и регистратор 13.

Способ диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах реализуется следующим образом.

Исследуемый образец 11 помещают в установку для измерения СВЧ шума дифференциальной методикой, основанной на возбуждении сильноизлучающей щели, в которую выводится СВЧ-шумовой сигнал с образца 11, отрезка измерительного волновода. Образец 11 при этом непосредственно находится над щелью в резонаторе с корот- козамкнутым поршнем. СВЧ-шум отводится по волноводу к радиометру, с помощью которого измеряется его радиационная температура. Первоначально плоскость образца 11 ориентируется над щелью в направлении вектора СВЧ-поля, а затем ортогонально ему (вектор СВЧ-поля направлен перпендикулярно длине щели вдоль плоскости волновода). К образцу прикладывается постоянное электрическое поле. При этом образец 11 переходит в низкоомное состояние, что определяется из вольт-амперной характеристики, затем снимаются токовые зависимости СВЧ-шума в диапазоне токов 0,1-0,5 А при двух различных ориентациях образца 11 относительно щели. Анализ зависимостей, снятых для образца твердого раствора Inn.s.-iGao.As изорешеточного с InP, выращенного на полуизолирующей подложке кристаллографической ориентации (100), показывает, что первая носит монотонно возрастающий характер, вторая - насыщается. Первая зависимость показывает, что шнур либо расширяется в плоскости образца, либо в нем увеличивается плотность тока при увеличении пропускаемого через образец тока (например, при достижении расширяющимся шнуром геометрических размеров проводящего слоя).

И в том и в другом случае СВЧ-шум возрастает. Вид второй зависимости свидетельствует о постоянстве СВЧ-шума вдоль выделенного направления (в плоскости образ- 5 ца), что может иметь место в случаях либо постоянства плотности тока в шнуре, либо при достижении геометрических размеров образца в направлении нормали к его плоскости. Таким образом, нельзя дать одноQ значного заключения о характере проводимости в образце, поэтому для повышения достоверности диагностики снимают зависимость СВЧ-поглощения от падающей мощности в магнитном поле.

Образец помещают в волновую секцию 10,

5 воздействуют на него магнитным полем величиной выше 0,1 Тл и ориентируют его в плоскости, перпендикулярной вектору магнитного поля и параллельно вектору СВЧ- поля. Затем измеряют зависимости СВЧQ ЭДС от падающей на образец СВЧ-мощности. Запуск источника 2 производится импульсами от генератора 1. Затем СВЧ- мощность через ответвитель 5 и аттенюатор 7 подводится к волноводной секции 10 с образцом 11. К образцу 11 прикладывается

5 магнитное поле. Падающая на образец 1 1 СВЧ-мощность измеряется детектором 9 и регистрируется регистратором 13. Зависимость СВЧ-ЭДС от падающей мощности имеет монотонно возрастающий характер (фиг. 3). Анализ этой зависимости позволяет

0 сделать заключение о двумерном характере проводимости в образце.

Предлагаемый способ является более достоверным, так как исключает неоднозначность зависимости СВЧ-шума от тока в образце в низкоомном состоянии, разогрев

5 образца и разрушение низкоомного состояния в более широком диапазоне токов и расширяет класс исследуемых материалов за счет стабилизации шнура тока в магнитном поле.

QФормула изобретения

Способ диагностики двумерной проводимости в полупроводниковых материалах, включающий воздействие на исследуемый образец электрическим полем СВЧ, отли5 чающийся тем, что, с целью расширения класса диагностируемых материалов и повышения достоверности, дополнительно воздействуют на исследуемый образец магнитным полем величиной выше 0,1 Тл, вектор которого ориентируют перпендикулярно плоскос0 ти исследуемого образца, расположенной параллельно вектору электрического поля СВЧ, измеряют зависимости СВЧ-ЭДС от падающей на исследуемый образец мощности поля СВЧ и определяют наличие двумерной проводимости в исследуемом образце по наличию монотонного возрастания этой зависимости.

ю

11

11 11

ХУчУЛХУАЧУСчУ

U ,11

г

V0Z0V

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение класса диагностируемых материалов и повышение достоверности. Устр-во, реализующее способ, содержит г-р 1 запуска, источник 2 СВЧ энергии - магнетрон, нагрузки 3 и 4, ответвители 5 и 6, аттенюаторы 7 и 8, детектор 9, волноводную секцию 10 с образцом 11, снабженным вплавными омическими контактами, регистратор 13. Образец 11 помещают в установку для измерения СВЧ - шума дифференциальной методикой. СВЧ - шум отводится по волноводу к радиаметру, с помощью которого измеряется его радиационная температура. К образцу прикладывается постоянное эл. поле. Затем снимаются токовые зависимости СВЧ - шума в диапазоне токов 0,1-0,5 А при двух различных ориентациях образца 11 относительно щели. Образец помещается в волноводную секцию 10 и на него воздействуют магн. полем величиной выше 0,1 Тл. Затем измеряют зависимость СВЧ - ЭДС от падающей на образец СВЧ - мощности. Зависимость СВЧ - ЭДС от падающей мощности носит монотонно - возрастающий характер. Анализ этой зависимости позволяет сделать заключение о двумерном характере проводимости в образце. 3 ил.

200

0,51,0 Р/Р0

фиг. 3

Фие.2