Устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах Советский патент 1980 года по МПК H01L21/66 

Изобретение .относится к области исследования физических свойств полу проводников и может быть использован при исследовании полупроводниковых материалов. Известны устройства, содержащие генератор высоковольтных импульсов наносекундной длительности и регистрирующую систему вольтамперной характеристики материала l. Однако такие устройства позволгаот измерять дрейфовую скорость только в том случае, если концентрация носи телей тока остается постоянной во всем диапазоне электрических полей, в котором производятся измерения. Известно устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах, содерЖсодее генератор наносекундных импуль сов, линию задержки, держатель образ ца и осциллограф. Его работа основан на исследовании импульсов тока через образец, электрическое поле в которо создано в виде импульсов сложной формы f2 . Однако измерения, проводимые при помощи устройства являются сложными, трудоемкими и для выделения из них дрейфовой скорости носителей тока необходимо проведение дополнительных численных расчетов. Цель изобретения - повышение производительности измерений. Эта цель достиггхвтся тем, что в устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах, содержащее генератор наносекундных импульсов постоянного тока, линию задержки, держатель образца и осциллограф, введены второй генератор наносекундных импульсов, второй осциллограф, аналоговая вычислительная машина (АВМ) и регистратор, причем генераторы соединены между собой и, кроме того, первый генератор - через линию задержки, а второй - непосредственно с держателем образца, с которым соединены осциллографы, вход синхронизации каждого из них соединен с первым генератором, а выходы через АВМ соединены с регистратором. На фиг. 1 пока;зана блок-схема описываемого устройства, ка фиг. 2 - временные диаграг мы, поясняющие работу устройства. Устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах содержит генератор 1, линию 2 задержки, второй генератор 3, держатель 4 образца, осциллографы 5, 6, аналоговую вычислительную машину 7, регистратор 8.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает высоковольтные импульсы малой длительности которые запускают генератор 3, генерирующий импульсы малой амплитуды длительностью 20-30 не, и, попадая через линию 2 задержки на держатель 4 образца создают совместно с генератором 3 в образце электрическое поле в виде импульса сложной формы, Иглпульсы электрического поля и электрического тока через образец регистрируются в осциллографах 5 и б. На этих импульсах можно выделить три области:j- область, -в которой электрическое поле в образце слабое, концентрация носителей тока близка, равновесной, а подвижность соответствует подвижности при законе Ома/ И - область сильного электрического поля с соответствующими этому полю концентрацией и подвижностью носителей тока; Ш - вторая, область слабого поля, во время которой концентрация остается равной концентрации в конце импульса сильного поля, а подвижность соответствует закону Ома.

Импульсы электрического поля в образце с омическими контактами снимаются с находящегося в держателе образца высокоомного резистивного делителя, импульсы же, пропорциональные величине тока в образце - с включенного последовательно к образцу малого сопротивления. После этого импульсы поля попадают во входы первых каналов стробоскопических осциллографов 5 и б, импульсы тока - во вторые входы этих же осциллографов. Изменением фазы стробирующих импульсов момент стробирования выбирается в требуемых областях импульсов, после чего аналоговые сигна,лы, пропорциональные электрическим полям и токам в выбранных областях импульсов, с выходов осциллографов подаются на аналоговую вычислительную машину 7.

Аналоговая вычислительная машина проводит вычисления над этими сигналами по одной из формул V(E) tUgl Е ,jj H(E)(-Mg

где п„- концентрация, Ug - подвижность в слабом поле. В первом случае на выходе АВМ получаем сигнал, пропорциональный дрейфовой скорости носителей тока в сильном электрическом поле V(E), во втором - сигнал концентрации носителей п(Е) в конце импульса сильного поля. Абсолютные величины этих паР раметров получаются при нормировании получаемых зависимостей при помощи постоянных коэффициентов О аходятся в в скобках). Эти коэффициенты зависят только от параметров материала в слабом электрическом поле, легко ycтaнaвливaervIыx обычными методами.

Сигналы дрейфовой скорости или концентрации с выхода АВМ подаются на

5 У координату двухкоординатного самописца 8, на X координату которого поступает сигнал из АВМ, пропорциональный напряженности.электрического поля в сильнополевой области импульса.

й При изменении амплитуды импульсов, генерируемых генератором 1, на самописце чертятся зависимости V{E) или .п(Е) .

Устройство позволяет повысить производительность измерений при исследовании электрофизических характеристик полупроводников, диэлектриков., электролитов и др. материалов в сильных электрических полях, когда изменяется подвижность и концентрация

0 носителей тока.

Формула изобретения

Устройство для измерения дрейфовой скорости носителей тока в полупроводниковых материалах, содержслчее генератор наносекундных импульсов, линию задержки, держатель образца,

и осциллограф, отличаю щеес я тем, что, с целью повьоиения производительности измерений, в него . введены второй генератор наносекундных импульсов, второй осциллограф, аналоговая вычислительная машина

(АВМ) и регистратор, причем генераторы соединены между собой и, кроме того, первый генератор - через линию задержки, а второй - непосредственно с держателем образца, с которым соединены осциллографы, вход синхронизации каждого из них соединен с первым генератором, а выходы через АВМ соединены с регистратором.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 543886, кл. G 01 R 27/00, Г972.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2532384/18-25,

кл. G 01 R 31/26, 1978 (прототип).

i

I I I i I I

ET s

I Л

ЯГ