Устройство для измерения времени жизни носителей заряда в полупроводниковых образцах Советский патент 1991 года по МПК G01R27/28 

Фиг J

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего экспресс-контроля полупроводниковых материалов (ППМ).

Цель изобретения - повышение чувствительности и производительности.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения времени жизни носителей в полупроводниковых образцах; на фиг. 2 - конструкция цилиндрического резонатора.

Устройство для измерения времени жизни носителей заряда в полупроводниковых образцах содержит генератор 1, вентиль 2, циркулятор 3, цилиндрический резонатор 4, три подвижных короткозамы- кающих плунжера 5, импульсный источник 6 света, детектор 7, усилитель 8, регистратор 9.

Полупроводниковый образец 10 закрывает конец цилиндрического резонатора 11, отрезки прямоугольных волноводов 12; запредельное отверстие 13 служит вводом от импульсного источника энергии света.

Устройство работает следующим образом.

От генератора 1 СВЧ-сигнал через вентиль 2 и циркулятор 3 попадает в цилиндрический резонатор 4, одной из стенок которого является исследуемый полупроводниковый образец. В конце цилиндрического резонатора 11 возбуждают колебания типа EOI, причем для резонансной длины отрезка круглого волновода надлежащее расположение плужнеров в симметрично расположенных трех отрезках прямоугольного волновода практически исключает возбуждение низшего типа колебаний Ни. При импульсном освещении проводимость полупроводникового образца увеличивается, что приводит к изменению добротности цилиндрического резонатора 4, а следователь- но, и изменению уровня мощности отраженного СВЧ-сигнала. поступающего через циркулятор 3 на детектор 7 с усилителем 8 на выходе. Измерение времени жизни

носителей заряда производится по времени релаксации сигнала, наблюдаемого на экране регистратора 9. Практически при длительности заднего фронта излучения

импульсного источника 6 света г 10 не можно контролировать полупроводниковые образцы с временем жизни от 10с и больше в полупроводниковых образцах в виде планок толщиной до 2-5 мкм при удельном

сопротивлении до Ом см, выращенных на подложках с удельным сопротивлением порядка Ом см. С повышением частоты СВЧ-сигнала глубина скин-слоя в подложке уменьшается и чувствительность устройства повышается/

Длина резонатора I определяется по формуле

ipea

V (1 -Арез/2,61 Г)2

где Я рез - резонансная длина волны СВЧ- источника; г- радиус резонатора. Для того, чтобы получить достаточно низкое характеристическое сопротивление круглого волновода длина волны СВЧ-сигнала выбирается близкой к критическому значению Якр 2,61 г.

Формула изобретения

Устройство для измерения времени жизни носителей заряда в полупроводниковых образцах, содержащее последовательно соединенные генератор, циркулятор и держатель, последовательно соединенные

детектор, подключенный к плечу входа отражаемой волны циркулятор, усилитель и регистратор, импульсный источник света, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и производительности,

держатель выполнен в виде цилиндрического резонатора с типом колебаний EOII, одной из торцовых стенок которого является полупроводниковый образец, вторая стенка цилиндрического резонатора имеет запредельное отверстие для ввода энергии от импульсного источника света.

Изобретение может использоваться для неразрушающего экспресс-контроля полупроводниковых материалов и позволяет повыситьчувствительностьи производительность. Пластина исследуемого полупроводникового материала (ИПМ) устанавливается в держателе, выполненном в виде цилиндрического резонатора 4 с колебаниями типа Eon, и является одной из его торцовых стенок. На ИПМ поступает через вентиль 2 и циркулятор 3 СВЧ-сигнал от генератора 1. С другого торца цилиндрического резонатора 4 через запредельное отверстие в нем осуществляется подсветка ИПМ от импульсного источника 6 света. При импульсном освещении изменяется проводимость ИПМ, в результате чего меняется добротность цилиндрического резонатора 4 и, следовательно, меняется уровень мощности отраженного от ИПМ сигнала СВЧ-гене- ратора. Отраженный сигнал после детектирования в детекторе 7 и усиления усилителем 8 поступает на регистратор 9. Измерение времени жизни носителей заряда производится по времени релаксации сигнала, наблюдаемого на экране регистратора 9. 2 ил. (Л С

п

Фаг. 2