Способ контроля полупроводниковых материалов Советский патент 1976 года по МПК G01R31/00 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКСЖЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способам контроля качества полупроводниковых материалов и может найти широкое применение в электронной технике и при создании высокоэффективных и стабильных приборов на основе эффекта Ганна. Известен способ контроля полупроводниковых материалов с целью его отбора для изготовления диодов Гаина, заключающийся в измерении средней концентрации и подвижности носителей заряда. Однако при такоь4 контроле не учитывают ся процессы, протекающие в сильных элект ройных полях, искажающие эффект Ганна. Это не дает возможности предсказать ожидаемые параметры диодов Ганна на пролетной частоте. Опыт показывает, что диоды Ганна, изготовленные из материалов с практически одинаковыми подвижностью и концентрацией носителей заряда, обладают существенным разбросом выходных паоаметоов на пролетной частоте (мощность, к. п. д. ), что, в СБОЮ очередь, требует больших затрат рабочей силы на изготовление пробных партий диодов с целью выбора соответствующего материала. Цель изобретения - повышение степени достоверности способа. Достигается это за счет дополнительного измерения флуктуации тока в условиях сильного электрического поля, близкого к поро-i говому для эффекта Ганна, в диапазоне частот, по крайней мере; в 1ООО раз меньше пролетной. Предлагаемый способ контроля прлупровод- никовых материалов обладает . тем преимуществом, что он учитывает процессы, протвг кающие в сильных электрических полях, ио- казкаюшие эффект Ганна, и позволяет пред-j- сказать ожидаемую мощность по пролетной частоте. Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. . К процессам, искажающим нормальный аффект Ганна, нарущаюшим высокоэффективную и стабильную работу приборов на основе, этого эффекта, относятся зависящий от поля захват носителей заряда на ловушки, облегченная термополевая ионизация примесей.

примесный пробой центров с энергией меньше ЕС- 0,36 эв и др.

Эти процессы проводят как к перераопределению носителей заряда между энергетическими долинами и глубокими центрами, так и к дополнительному охлазвдению/ электронного газа и, таким образом, к повышению порогового напряжения эффекта Ганна, уменьшению мощности и к. п. д. соответствующих приборов. Наличие такого рода процессов в сильном электрическом поле выа.1вает появление в цепи, состоящей из исследуемого образца и источника постоянного напряжения, фиукчуаций тока с частотной плотностью порядка обратной постоянной

времени соответствующих процессов, обыч но много меньше пролетной частоты. Чем интенсивнее протекают вышесказанные процессы, тем больше амплитуда токовых флуктуации.

ПредлагаеЫый способ контроля полупроводникового мате эиала основан на использовании новой экспериментально установленной зависимости, отражающей связь среднеквадратичной амплитуды токовых флуктуаций в сильных электрических полях, блиэ|КЙх к пороговым для эффекта Ганна, с . (Мощнодтьк}диодов Ганна на пролетной частоте. Чем меньше амплитуда токовых флуктуации, тем выше ожидаемая мощность диодов Ганна на частоте, близкой к пролетной. Если с ростом напряженности электр ческого поля в образце начинают протекать перечисленные процессы, то в цепи образца появляется переменный ток, который усиливается широкополосным усилителем и измеряется квадратичным детектором . с большой постоянной времени.

Формула изобретения

Способ контроля полупроводникок 1х материалов, предназначенных для использования в диодах Ганна путем измерения токовых флуктуации при приложении к образцу напряжения, отличающийся тем, что, с цельк повышения степени его достоверности токовые флуктуации измеряют при напряжении, близком к критической величине напояженности для эффекта Ганна в диапазоне частот по крайней мере в 1000 раз меньше, пролетной.