Способ измерения отношения скоростей поверхностной рекомбинации Советский патент 1983 года по МПК H01L21/66 

Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения отношения скоростей поверхностной рекомбинации на противоположных поверхнос тях полупроводниковой пластины с раз ной степенью обработки ее поверхностай путем помещения пластины во вза)имно перпендикулярные электрическое |й магнитное поля, облучения ее светом и регистрации фототока облучают поверхность пластины с большей скоростью поверхностной рекомбинации сильно поглощаемым светом, измеряют фотЬтоки при двух противоположных полярностях электрических полей , , 20kTc /V BdMTiH p), где с - скорость света; е - заряд электрона; k - постоянная Больцмана; Т - абсолютная температура; d - полутолщина пластины; напряженность магнитного пол Ли,Яр подвижность электронов и дырок соответственно, и рассчитывают отношение скоростей п верхностной рекомбинации, равное отношению фототоков. Данный способ дает возможность по высить точность измерений, так как измеряются только фототоки при двух направлениях электрического поля и, таким образом, исключаются погрешнос ти, связанные с определением таких параметров полупроводника, как подвижность электронов и дырок, коэффициент поглощения света, и напряженности электрического и магнитного по лей. На. фиг, 1 представлена схема уста новки для реализации способа и геоме рия пластины; на фиг. 2 - фото-вольт амперные характеристики пластины. Установка содержит исследуемую по лупроводниковую пластину 1, помещенную во взаимно--перпендикулярные элек рическое Ej и магнитное Н поля, источник электрического напряжения 2, сопротивление-нагрузки 3 и источник сильнопоглощаемого света 4. . Если полупроводниковую пластину п местить во взаимно перпендикулярные электрическое Е j и магнитное Hjr поля и облучить сильнопоглощаемым светом, то на диффузионное растекание электронно-дырочных пар, созданных светом накладывается сила Лоренца Fp (Фиг.1 Причем, если освещается поверхность с максимальной скоростью поверхностной рекомбинации и сила Лоренца направлена к поверхности с минимальной скоростью поверхностной рекомбинации фототок будет больше, чем в отсутствие силы Лоренца, так как уменьагается влияние поверхности с максимально скоростью поверхностной рекомбинации Если же сила Лоренца направлена к освещаемой поверхности с максимальной скоростью поверхностной рекомбинации, то фототок будет меньше, чем в отсутствие силы Лоренца, так как часть носителей заряда, которая диффундировала в объем пластины, теперь будет рекомбинировать с меньшим временем жизни у поверхности с максимальной скоростью поверхностной рекомбинации. В результате вольт-амперная характеристика пластины становится выпрямляюдей (фиг. 20. На основании решения обобщенного уравнения биполярной диффузии получают уравнение зависимости коэффициента выпрямления вольт-амперной -характерис тики от коэффициента поглощения свеta. В общем случае оно имеет сложный характер. Однако, если выполняются условия /„ , , 20 kTc --;ан;т71и Др освещаемая поверхность имеет скорость поверхностной рекомбинации большую, чем неосвещаемая поверхность 3,)7 Sj.; и пластина освещается сильнопоглощаемым светомKL 1, то коэффициент выпрямления принимает простой вид ,, W 6(-2 - :-с-) - ic. . . где S( - скорость поверхностной рекомбинации на освещаемой поверхности; S.; неос-веща емой|Э - фототок в пластине при двух противоположных значениях .электрических полей Е . Предложенный способ дает возможность определить отношение скоростей поверхностной рекомбинации, а не их абсолютные значения. При этом в расчетную формулу входят только Фототок при двух значениях электрического поли, экспериментальное измеряемые.-Поэтому ошибка в определении отношения связана только с определением величин фототока, что составляет в худшем случае . Пример. Экспериментально исследуются фото-вольт-амперные характеристики монокристаллов антимонида индия. Используются образцы в форме пластин размерами 5,0x1,0x0,06 мм с концентрацией некомпенсированных примесей 1,2x10 смЧ Освещаемая поверхность шлифуется абразивным поропрком Ml О, а неосвещаемая химически травится в полирующем травителе СР-4А. Эксперименты проводятся при температуре 180 К в магнитном поле 1 кЭ Как видно из фиг. 2, в магнитном поле ВАК выпрямляющая с коэффициентом выпрямления при Е ) 12В/см, равным 16, а при ЕХ 6 В/ см-14. Значение электрического поля EX 6В/ см меньше критического, при котором К sCOHSt однако оно близко к значению, опреде ленному из спектрального распределения фотопроводимости 14,2. Второе значение К 16 более точное, так как выполняется условие сильного поля. Использование предлагаемого способа определения отношения ско эостей поверхностной рекомбинации обеспечива ет по сравнению с известными способами высокую точность, экспрессность способа, которая снижает затрату времени на измерения. Формула изобретения Способ измерения отношения скоростей поверхностной рекомбинации на про тивоположных повер хностях полупроводниковой пластины с разной степенью обработки ее поверхностей путем помещения пластины во взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля , облучения ее светом и регистрации фототока, отличающийс я тем., что, с целью повышения точ ности измерений, облучают поверхность пл тины с большей скоростью по

&ЮКС

5|W«

t

1

iX

X

z.e

KeeiiuMtf.

Кн верхностной рекомбинации сильно поглощаемым светом, измеряют фототоки при двух противоположных полярностях электрических полей 20 kTc ё3н;7хг;;:йр где с - скорость света} е - заряд электрона; k - постоянная Больцмана; Т -; абсолютная температура; d - полутолщина пластины; Н - напряженность магнитного поля;Л1у,,Йр- подвижность электронов и дырок соответственно, и рассчитывают отношение скоростей поверхностной рекомбинации,равное отношению фототоков. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ржанов А.С. Электронные процессы на поверхности полупроводников. М., Наука, 1971, с. 197-199. 2.Авторское свидетельство СССР 799050, кл. Н 01 L 21/66, 1979. 3.Авторское свидетельство СССР 530285, кл. G 01 R 31/26, 1974 (прототип) .

ЗфаОА)

12 fx,8/f