Способ определения параметров полупроводниковых материалов Советский патент 1983 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к полупро водниковой технике и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых материалов. Известен способ определения параметров полупроводников -1 , основанный на измерении спектров фотолюминисценции, при сканировани поверхности косого среза лучом лазера. Недостатком этого способа является низкая точность и сложность. Известен также способ определения параметров-полупроводниковых материалов 2 ), основанный на формировании на поверхности образца прозрачного барьера Шоттки, подаче на барьер Шоттки постоянного напряжения смещения, облучения барьер Шоттки электромагнитным излучением регистрации фотолюминесценции. Недостатком этого способа является его непригодность для определения профиля ширины запрещенной зоны, а также низкая точность. Целью изобретения является обес .печение определения профиля ширины запрещенной зоны и увеличение точности. Цель достигается тем, что в известном способе определения параметров полупроводниковых мат ериало основанном на.формовании на поверх ности образца прозрачного барьера Шоттки, подаче на барьер Шоттки постоянного напряжения смещения, облучении барьера Шоттки электромагнитным Излучением, регистрации фотолюминесценции, дополнительно на барьер Шоттки подают переменное напряжения 40-300 мВ в частотой )UJgj,5 где ujg,6p- частота нача ла выброса носителей из области пространственного заряда; час тота начала перезарядки глубоких центров, и регистрируют спектр близзонной фотолюминесценции, моду лированный на частоте и) . На чертеже приведена энергетическая диаграмма обратно смещенного барьера Шоттки для материала п-типа проводимости, коэффициент поглощения; oi-p- диффузионная длиНа неоснов ных . носителей зapядaf 4W (УЛ/)- толщина области пространственного заряда, модулиро ванного переменным напряжением;W (V )- толщина области пространст венного заряда, задаваемая постоянным смещением; Чр - диффузионный потенциал; Е(Х|- профиль электрического пол в области пространственног заряда; Ер - уровень Ферми; Е( - энергия электрона на краю зоны проводимости; Еу - энергия электрона на дне валентной зоны; Ё(Х)- профиль электрического поля при приложении переменного напряжения. Сущность способа состоит в следующем. Электронно-дырочные пары, генерируемые в области пространственного заряда W{Vr,)/ разделяются постоянным электрическим полем и не участвуют в рекомбинационных процессах, В этом случае наблюдается постоянная составляющая фотолюминесценции, идущая со слоя, равного коэффициенту поглощения ( плюс диффузионная длина (L,p) минус область пространственного заряда (ОПЗ J, т.е. ci +Lp- NX/fVp), в случае когда ОПЗ меньше коэффициента поглощения о . Если на структуру подать переменное напряжение (/УО, амплитуда которого много меньше постоянного смещения, то электроны и дырки начнут разделяться на расстояние AW(V), определяемое амплитудой переменного сигнала. Таким образом, на фоне постоянной составлякицей фотолюминесценции наблюдается переменная составлякндая на частоте J, с глубины W(Vp)зaдaваемой величиной постоянного смещения, которая регистрируется. Разрешение по глубине определяется чувствительностью регистрирующей аппаратуры и может быть меньше 100 А. Если исследуется гетероструктура со встроенным р-п-переходом (гетеролазер, светодиод ), то облучая ее торец и прикладывая переменное и постоянное напряжение смещения получают профиль ширины запрещенной зоны, а следовательно и состав рили п-области, в зависимости от того, концентрация свободных носителей кАкой области меньше. Требование того, чтобы постоянное смещение было много больше пере- менного, связано с точностью пространственного разрешения, задаваемого постоянным смещением. Толщина области пространственного заряда определяется выражением: g(V-t-Vd) .-ifeuTvdF 2леПо 2(V.V I где V - постоянное смещение; Vgi - диффузионный потенциал; о,- переменное напряжение; с - заряд электрона; Пд - концентрация свободных носителей; 6 - диэлектрическая постоянная. Из формулы видно, что толщина | слоя, модулируейая переменным напря

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. ПАРАМ РОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, основанный на формировании на поверхности образца прозрачного бар ра Шоттки, подаче на барьер Шоттки постоянного напряжения смещения, обучении барьера Шоттки электромагнитным излучением, регистрации фотолюминесценции, отлич ающ и и с я тем, что, с целью обеспечения определения профиля ширины запрещенной зоны и увеличения точности, дополнительно на барьер Щоттки подают переменное напряжение 40-300 мВ с частотой , где ,,gp частота начала выброса носителей из области пространствен ного заряда частота начала перезарядки глубоких центров, и регистрируют- спектр близзонной фотолюминесценции, модулированный на частоте U) .