Устройство для измерения скорости поверхностной рекомбинации в полупроводниках Советский патент 1974 года по МПК H01L21/66 G01R31/26 

1

йзобретемие относится к уетройетвам для измерения физических свойств полупроводников.

Известно устройство для измерения скорости поверхностной реко-мбииации, содержащее (рормирователь импульсов тока,осветитель с конденсором , светофильтром и диафрагмой, вакуумную конденсаторную ячейку, в которую помещен испытуемый пслупроводник,обкладка которой прозрачна для света, усилитель и индикаторный прибор.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения обусловленная механической модуляцией светового луча и использованием в качестве индикатора фазоюго детектора.

С целью повышения скорости измерений и расширения диапазона измерений полупроводников по их удельному сопротивлению, в корпусе конденсаторной ячейки в месте падения светового луча из оптической

системы выполнено отверстие для связи ее с атмосферой, а объектив оптической системы расположен в непосредственной близости от конденсаторной ячейки.

На фиг.1 показана схема предложенного устройства; на фиг, и - форма сигналов la экране осциллографа.

Устройство содержитз- генератор прямоугольных импульсов тока I,оптическую систему 2,состоящую из импульсной лампы 3 (например,лшлпы-вспышки ИСТ 10), конденсора 4, водяного 5 и специального 6 светофильтров, щелевой диафрагмы 7 и фокусирующего объектива бСиапршлер, фотообъектива 13питер-9). Передняя линза объектива расположена в непосредственной близости от отверстия у экранированной конденсатор ной ячейки 10 для избежания наводок от постороннего освещения.

Между обкладка{ли кондемсатора, верхняя 11 из которых полупрозрачна для света, а нижняя 12 заземле на, размещен; исследуемый полупроводник 43, На поверхность полупроволдака фокусируется изображение щелевой диаофагмы 7. Сигнал, снимаемый с поверхности полупроводника, поступает в усилитель 14, связанный со входом осциллографа 15 Другой вход осциллографа через КС цепочку 16 соединен с электронным формирователем прямоугольны} импульсов тока I, Устройство работает следующим образом. Генератор прямоугольных импу.льсов тока I обеспечивает несишлетричную модуляцию света в оптической системе 2. пщчем длительность сигнала зажигания много меньше теуново го промежутка,например световой импульс 0.007 лЬек при частоте модуляции 4бО-600гц. Модулированный свет из импульсной лампы-вспышки 3 преобразуется WAlVi J,fJflfmiMЛУ Л1.. JLI. fvs l-fVj- V- л. конденсором в параллельный пуЧОК7 Водяной фильтр 5 и специально подобранный светофильтр 6 обрезают длинноволновую область спектра,для которой данный полупроводник проз-. рачен, -Изобргохеиие щелевого отверстия диафрагмы 7 проектируется объективом 8 через отверстие 9 экранированной конденсаторной ячейки 10 на расположенный между конденсаторными обкладками II и 12 испытуемый полупроводник 13. При падении модулированного светового пучка на подготовленную поверхность полупроводника 13 на обкладках II и 12 конденсаторной ячейки 10 возникает переменная разиость потенциалов, конденсаа орная Фото-э.д.с,,за счет возбуждения све том в приповерхностном слое полупроводника электронно-дарочных пар, После прохождения светового импульса происходит рекомбинация по экс - поненциальному закону. Переменный электрический сигнал, возникающий в конденсаторных обкладках II и 12 в результате освещения полупроводника 13 и поступающий после усилителя 14 на вход пластин вертикального отклонения осциллографа 15, не имеет одинаковой фазы с возбуждающим светом. Он запаздывает на фазовый угол, который определяется временем жизни не оновшх носителей тока и частотой модуляции;, т, е, скоростью поверхностной рекомбинации. 3984 Чтобы определить фазовый сдвиг, на 1ход пластин горизонтального отклонения осциллографа 15 с помощью электронного формирователя импуль- сов тока I подается электрический экспоненциальный опорный сигнал, постоянная времени которого определяется КС-цепочкой 16, При этом опорный сигнал не совпадает по фазе с збуждалощим светом. Так как сигналы,поданные на пластины вертикального и горизонтального отклонения осциллографа 15,смеп(ены по фазе то на экране JL «JL / появляется эллипс (фиг.2), помощью ВС-цепочки 16 производится плавное изменение фазы опорного сигнала до тех пор,пока она не совпадет с фазой,которую имеет конденсаторная фото-э.д.с., возникшая на поверхности полупроводника 13, В момент совпадения фаз ) эллипс на экране осциллогафа превращается в прямую линию. a..j-r- т наклоненную к горизонтальной оси. В зависимости от типа проводимости полупроводника (п - или Г) наклон эллипса или прямой (фиг, и 3) будет меняться. Потенциометр компенсирующей НС-цепочки 16 отградуирован непосредственно в единицах скорости поверхностной рекомбинации 1см/сек), Точность показаний и стабильность работы не хуже 5. Предмет изобр тения Устройство для измерения скороста поверхностной рекомбинации в полупроводниках,содержащее источник монохроматического света с оптическои системой, формирователь импульсов тока, конденсаторную ячейку с усилителем,фазосдвигающую цепочку и регистрирующий прибор, о т л и -г чающееся тем, что, с целью повышения скорости измерений и расширения диапазона измерений полупроводников по их удельному сопротивлению, в корпусе конденсаторной ячейки в месте падения светового луча иэ оптической системы выполнено отверстие для связн ее о атмосферой, а объекти оптической системы расположеж i непосредственной близости от конденсаторной ячейки.