Способ определения диффузионной длины неосновных носителей заряда в полупроводниках Советский патент 1982 года по МПК H01L21/66 

гистрируют зависимость фототока от .дли1ны волны света.

На фиг. I (Представлены кривые зависяМОСТ1И фототокав /i (А,) и /2 (Я) через переход полупроводник - электролит от длины волны света К ири освещении через электролит и с противоположной тереходу стороны соответственно.

На фиг. 2 представлен график зависимости l//i(.) от 1/а(1), где /1 (Л) - фототок чер-ез (переход электролит - проводник три освещении чер1ез электролит; а (Я) - коэффициент поглощения; эффективная диффузионная длина неосновных носителей заряда IB полупроводнике. На флг. 3 представлен ;лраф;ик зависимости /2 (Я,) от 1/а(Я),

где /2 (Я) - фототок при освещении со стороны, йротивоположной лереходу;

а (Я) - коэффициент поглощения; I - величина, пропорциональная отношению коэффициента диффузии неосновных носителей заряда к скорости их реком1бинаЦИ1и 5 на освещаемой поверхности 1полу праводн:Ика.

Сущность способа COICTOHT в следующем.

Спектральная зависимость фототока через переход электролит-полупроводник при освещении полупроводЕика сквозь электролит в той области спектра, где (т. е. ), для лолушроводниковых слоев толщиной (т. е. ) описывается следующим выражением:

+ . (1)

а(Х)

где L - величина диффузионной длины неосновных носителей заряда;

(Ь.ф)- 1 - ОЛехр (-2аГ) {2L (а - 1) -0,32(а, + 1)ехр (-аГ) (; + L)X

Х(1 aL)exp ( ) - (5 - )(1 + «)ехр (-) +0,32(i + L)(l +aL)exp ( j - (| - L) х

: (1 - aL)exp (- jjexp(-2a7)j -а, (верхности полупроводника.

где Ж Е (с + L)exp

-L)exp ( - - jпроводимости, выражаниом на подложке

В предложенном способе учтены влия- GaP (III) В с др01межуточны;м подслоем н/не 1ре1комби1на.ц|ни носителей заряда я.а про- Alo,75Qao.25As. Параметры слоя GaAs - тивоположной ПО отношению к переходу ковцентращия , толщин-а, язмеренстороне полупроводникового образца и 55 ные значевия Lэф и |, а также рассчитана (Я) - коэффициент поглощения полупроводника, зависящий от длины волны;

W - толщииа обедяенноро слоя полупроводника IB переходе; Т - общая толщина полупроводника; А - коэффициент пропорциональности.

Из .выражения (1) видно, что 1г;р,афик зависимости 1//1 (Я) от 1/а (Я) есть прямая линия, отсекающая на оси абсцисс величИну .

При освещении яолуироводника монохроматическ и:м излучением со стороны, противоположной пе|рехо1ду электрол1ит-.полупроводник, изменяя длину волны излучения, измеряют спектральную зависимость фототока /2 (Я) через переход. В спектральном диапазоне, где выполняются услоаия и (т. е. , ), фототок /2 (Я) описывается выражением:

1

1

(2)

В а(,) J

D/S есть отношение коэффициента диффузии D .неосновных носителей з,а;ряда к скорости их рекомбинации 5 на освещаемой поверхности полупроводника; коэффициент п/рапорциональности.

Построив график зависимости /2(Я) от 1/а (Я) в указанном спектрально,м диапазоне и еродлий получ:ийщуюся прямую до пересечения с осью абоциюс, на которой отложены значения 1/а (это .соответствует случаю, когда левая часть уравнения (2) обращается в нуль), определяют величину |, которая равна отрезку, отсеченному указанной гарямой 1на оси абсцисс. А величину диффузионной длины неосновных носителей за:ря1да L раосЧ итывают по следующему выражению:

/ ТМ

многократное отражение излучения от поП р и м е р. Производилось измерение диффузионной ДЛ1ИНЫ неосновных носителей 50 заряда в эпитаксиальном слое GaAs р-типа

иые значения L и ошибка, которая долу-скается при определении L ло методу, описанному в прототипе. Роль fcкo:pocти поверхиостлой рекомбинации S ;в случае гетероэпитажсиальных слоев играет реком биялция на гетерогранице активный слой GaAs-под слой А1о,75 Oap,25As активный слой GaAs - подложка GaP. В качестве электролита для указанных полупроводников использовала1сь девонизаванная дистиллированная вода 1C удельным ,соп.ротивлвн1ием 10 МО.м см. Исследуемую полупроводниковую 1структуру привели в контакт с элект,рол,итом со стороны слоя GaAs. Осветили слой GaAs сивозь электролит монохроматическим излучением ;и, изменяя длину волиы .излучеиия, измерили спектральную зависи,мость -фототока /i(-), представленную на фиг. 1 (.вая 1). Построили трафик за1ви(снмости l//i(A) от 1/а(Я) (см. фИГ. 2). Продлили полученную прямую до пересечения с осью -а1боцисс. Отрезок, отсеченный на оси -абсцисс, соответствует эффективному значению диффузионной длины Ьэф в (мккронаос. Затем осветили слой GaAs через полупро:зрачные подложку GaP и подслой АЬ.тэ Gao,2s As, т. е. со стороны, противополож-ной переходу, и, .из-меняя длину волны .монохроматического излучения, измерил)И апектральную зависимость фототока /2 (А) через переход электролит - полупроводник (см. ф;и1г. 1, кривая 2). Затем построили график зависимости /2() от 1/а (Я) (ICM. рфиг. 3), лродлив шолученную прямую до пересечения с осью а бсцисс, по величине отрезка, отсеченного иа оси абоциос, определим .величину I :в Микронах. По известным .значениям L эф, | и Г согласно фарму-ле (3) определена велячи,на L. Ош.вбку, допущенную гори определении диффузионной .длины ПО .методу, описа/ниому в прототипе,

определяем как AL/L . 100%.

JL

Ислользо1вание предложенного способа :измерения диффузионной длины яеоснов ных .-носителей заряда позволяет значительно

снизить .ошябку (Измерения по сравнению с известным способом за счет учета рекомбинации носителей заряда на противоположной по отношелию « переходу стороне полупроводниковото образца я (многократного отражения излуч ения от поверхности полупроводника. Это поз1вол1яет точно производить отработку техноло Г.ни выращивания полупроводников и оптимизацию конструкции приборов, в основе действия которых лежит процесс диффузии неосновных носителей заряда.

Формула изобретения

(

Gnoco6 определения диффузионной длины неосновных .носителей заряда IB п олупроводниках, основанный на .пряведен:и1И полупроводника в контакт с электролитом, освещении полупроводника (СО стороны перехода полул.ров1одник - элект ролит через электролит светом с изменяемой длиной волны, репистраций зависимости фототока через переход полупроводиик - электролит от длины ВОЛНЫ света и определении диффузионной длины неосновных носителей заряда расчетным путем, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности, после освещавия через электролит, полулроводник о свещают светом с изменяемой длиной волны с прот ивоположной переходу полупроводник - электролит стороны и регистр.ируют за(Б.иаимость фототока от длины волны света.

Источники информации, принятые во вни.мание при эк1С1пе|р.тизе:

1.Крутоголов Ю. К. и др. Методы измерения диффузионной длины неосновных носителей заряда в ;полупро:водниках, ЦНИИ электроника, М., 1976, с. 25.

2.Крутоголов Ю. К. и др. Измерения диффузионной длины неосновных носителей заряда В полупроводнике л (или р)-типа проводимости. Электронная техник1а. Серия 6 «Материалы, 1977, вып. 11, с. 90 (ярототид).