Способ исследования областей конвер-СиРОВАННОгО ТипА пРОВОдиМОСТи B Об'ЕМЕпОлупРОВОдНиКА Советский патент 1981 года по МПК H01L21/66 

интенсивность линий определяют характерное т и число носителей. В предлагаемом способе используется важная особенность циклотронного .резонанса: при примесном возбуждении наблюдается ЦР свободных носителей, определяемых основной при месью, т. е. только ЦР электронов в электронном полупроводнике или только ЦР дырок В дырочнО;М. Когда в условиях примесного возбуждения наблюдаются линии ЦР и электронов и дырок, то это неизбежно указывает на существование в образце объемов с различньтми типами проводимости. iB одних основными носителями являются электроны, в других - дырки. Основной объем образца - матрица - имеет один тип проводимости, в нем содержатся области с конверсированным типом проводимости. В спектрах фотопроводимости линии ЦР носителей конверсированных областей противоположны по направлению нерезонансной фотопроводимости и ЦР .носителей матрицы, что позволяет определить тип проводимости матрицы и областей. Из спектра поглощения известным способом можно рассчитать полное число носителей в матрице и в конверсированных областях, поскольку поглощение лропорционально числу поглощающих центров. Предлагаемый способ дает возможность по линиям ЦР поглощения носителей, принадлежащих областям, оценить средний размер областей р. Когда ip соизмеримо с радиусом циклотронного вращения / ЦР или длиной свободного пробега /„р, возникает уширение линии ЦР. И /ЦР и /„р зависят от температуры Г и и следующим образом: -У для квантового ЦР, т. е. когда . , , /злт 1 и /ЦР 1/ -- 1, где к - постоянная Больцмана; , h - постоянная Планка. Для нахождения р в эксперименте изменяют Т или .(О и, варьируя тем самым /„р и /ЦР, добиваются уширения линии границами области. При этом необходимо учитывать частотную и температурную зависимость щирины линии ЦР при рассеянии на акустических фононах и заряженных примесях. Получив уширение ЦР /границами конверсированной области, можно считать, что 10 порядку величин р соответствует меньшему из /ЦР, /пр. Пример. На фиг. а, б и 2 а, б представлены спектры поглощения (а) и фотопроводимости (б) двух образцов, вырезанных из одного и того же слитка Ge(Ga, Li), измеренных на волне -0,9 мм при 12° К. Фиг. 1 а, б, относящиеся к образцу 1, вырезанному из центральной части слитка, демонстрируют типичные спектры материала р-типа; Виден пик сложной формы I, характерный для квантового ЦР дырок, причем фотопроводимость при ЦР направлена в ту же сторону, что и нерезонансная фотопроводимость матрицы. На фиг. 2 а, б, где представлены спектры ЦР образца 2 из периферической части слитка, с большим содержанием лития, наблюдаются пики и дырок (1) и электронов (2). Это дает основание считать, что в образце 2 одновременно присутствуют области п и р-типа. Из фиг. 2 б, видно, что матрица образца 2 также имеет дырочную проводимость. Из площади под линиями ЦР поглощения (1) и (2) (фиг. 2, а) определяется полное число свободных дырок и электронов. Измерения в диапазоне 0,7- 1,5 лш при Т 11-iliS К позволили оценить р. Для образца 2 с размерами 0,58ХХ°, 58X0,2 сжз при 12° К полное число дырок -5-10 см, электронов 6 10, средний размер рк;|2 Ю еж. Области консервированной проводимости найдены в германии, полученном как при введении лития в расплав, так и дрейфовым протягиванием - методе, применяемом для создания радиационных германий-литиевых детекторов. Во всех исследованных материалах из спектров поглощения было оценено полное число свободных дырок и электронов и средний размер областей. Формула изобретения Способ исследования областей конверсированного типа проводимости в объеме полупроводника, основанный на взаимодействии носителей в электромагнитном поле, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью определения типа проводимости и среднего размера областей, измеряют спектры поглощения и фотопроводимости циклотронного резонанса, изменяют зависимости уширения линий спектра при изменениях частоты и температуры, по которым судят о параметрах областей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Афанасьев В. Ф. и др. Физика и техника полупроводников. Вып. 6, т. 3, 1974, с. 1090. 2.iKonopoBa Л. Ф. Физика твердого тела. Вып. 3, т. 20, 1973, с. 2507.

01 г J 4 5 6 7 в 3 юнt 131 Напряженность гагнитноге т/1я,кЗ

OI2343S769fO rfrziSM Нопряженностг, fiOBHymHoso ,fc3

01 23456 7 в 3 ЮГ 12/3 f

(puiJ Напряженности mm но го ffff/;.,.}

or 2 J 4 5 S Т 8 9 Hanflg CffHOCfnt аг//1/т 0го

Фиг. 2