Способ измерения объемного времени жизни неравновесных носителей заряда в примесных полупроводниках Советский патент 1992 года по МПК H01L21/66 

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- , щенияобразцаимпульсом

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 образец 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 фотопроXI XI

со

00

ю

водимости задают температуру образца в зависимости от требуемого уровня инжек- ции, освещают образец монохроматическим излучением, причем энергия его удовлетворяет условию , где Е, Ей, ЕС энергии инжектирующего излучения, ионизации атомов примеси и ионизации атомов полупроводника 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.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема подключения испытуемого образца.

Устройство, показанное на фиг. 1, вклю- чает источник импульсного ионизирующего излучения 1, диафрагму 2, испытуемый образец 3, присоединительные электроды 4,5, , регулируемый источник постоянного тока 6, усилитель 7 и измеритель 8.

На схеме подключения испытуемого образца (фиг. 2) показаны: диафрагма 1, игольчатые электроды 2, испытуемый образец 3, 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 п - количество свободных зарядов примеси в зоне проводимости полупроводника, А - константа, численно равная количеству связанных носителей заряда с энергией активизации Ей. к - постоянная Больцмана, Т - 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

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 , где Е, Ей, Ее - 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. В 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 импульса фотопроводимости на экране осциллографа

фиксируют две точки с соотношением ординат, равным корню натурального логарифма, а на оси абсцисс фиксируют время прохождения луча между указанными точками. Зафиксированным промежуток времени

будет яоляться 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 импуль- сом инжектирующего излучения и измерение кинетики релаксации фотопроводимости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, задают температуру образца в зависимости от требуемо- го уровня инжекции, освещают образец монохроматическим излучением, причем энергии его удовлетворяет условию , где Е, Ей, ЕС - энергии инжектирующего излучения, ионизации атомов примеси и ионизации атомов полупроводника

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.

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 уе- ловия достижения максимума амплитуды импульса фотопроводимости. Измеряют кривую релаксацию фотопроводимости, по которой определяют искомую величину. 2 ил.

Фиг. I

Фиг. 2

Редактор И.Коляда

Составитель А.Карпов Техред М.Моргентал

. 2

Корректор О. Густи