Устройство для измерения распределения поверхностного электрического потенциала на полупроводниковом слое
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМКРКНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА НА ПОЛУПРОВОД НИКОВОМ СЛОЕ, содержащее держатель Образца с проводящей подложкой и последовательно соединенные интегратор заряда, усилитель напряжения и измерительный прибор, о т л и ч аю 1ц С- е с я тем, что, с целью уцеличения , быстродействии, в nerej допелнительяо введены анализатор скорости изменения потенциала, упpaBjiHeNUiiH . коммутато1, блок логического совпадения, ма-трцца неподвижных сигнальных электродов и 1енератор тактовых импульсов, цричем проводящая подложка ,:ля о
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
Ц5П (01 и 29/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
rIO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3386100/18-21, (22) 18.01.81 (46) 07. 10. 83. Бюл. М 37 (72) П-.10. П. л(илинскас и Т.ÇI. Лазовский (71) Вильнюсский ордена Трудового
Красного Знамени и ордена Дружбы народов государственный университет им. В. Капсукаса (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 524143, кл. G 01 К 29/00, 1975.
2. Авторское свидетельство СCCP
Р 842637, кл. G 01 II 29/12, 1978. (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ
РАСПРЕДЕЛЕНИИ ПОВЕРХНОСТНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО IIOTEHilllAJIA НА ПОЦУПРОВОДНИКОВОМ СЛОЕ, содержащее держатель образца с проводящей подложкой и последовательно соединенные интегратор заряда, усилитель напряжения и измерительный прибор, о т л и ч а„„Я0„„1 046714 A ю щ с. е с я тем, что, с целью увеличения, быстl>o)jeпствия, в не1 о дополнительно введень«анализатор скорости изма пения потенциал», управляемыи коммутатор, б«п1к логического совпадения, матрица неподвижных сигнальных электродов и генератор тактовых импульсов, причем проводящая подложка держателя образца подключена на вход интегратора заряда, выход усилителя напряжения подключен к входу ана.1п;:«атора скорости изменения потенциала и черо« управляеьп и«коммутатор — к матрице неподвижны:с сигнальных электродов, выход анализатора скорости изменения потенциала подключ .i« на первый вход блока логического совпадения, па второй вход которого подключен выход генератора тактовых импульсов, а выход блока логического совпадения подключен к упр, вляющим входам коммутатора и измерительного прибора.
1046714
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения электри ческого потенциала, и может быть использовано для исследования свойств электрографических слоев.
Известно устройство для измерения распределения электрического потенциала, содержащее исследуемый образец, механизм перемещения, вибрирующий электрод, соединенный с входом блока усиления, выход которого подключен к исследуемому образцу, к входу регистрирующего. прибора и к входу интегратора, причем выход интегратора подключен через блок сравнения к входу механизма перемещения (1 1.
Недостатком известного устройства является то, что из-за механического перемещения исследуемого образца и применения вибрирующего электрода, частота колебания котоРого конечна, устройство имеет низкое быстродействие.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения распределения электрического потенциала на фотодиэлектрическом слое, содержащее держатель образца, оптически прозрачный сигнальный электрод с электропроводящим основанием, соединенный с входом измерителя заряда, выход которого подключен через усилитель к измерительному прибору, блоку анализатора уровня и к держателю образца, причем выход блока анализатора уровня соединен с времярегистрирующим прибором и механизмом перемещения образца C2).
Недостатком устройства является то, что из-за применения механического перемещения оно имеет низкое быстродействие.
Цель изобретения .— повышение быст родействия измерения распределения электрического потенциала.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения распределения поверхностного электрического потенциала на полупроводниковом слое, содержащее держатель образца с проводящей подлож" кой и последовательно соединенные интегратор заряда, усилитель напряжения и измерительный прибор, дополнительно введены анализатор скорости изменения потенциала, управляемый коммутатор, блок логического совпадения, матрица неподвижных сигнальных электродов и генератор тактовых импульсов, причем проводящая подложка держателя образца подключена на вход интегратора заряда, выход усилителя напряжения подключен к
* входу анализатора скорости изменения потенциала и через управляемый 3 коммутатор — к матрице неподвижных сигнальных электродов, выход анализатора скорости изменения потенциала подключен на первый вход блока логического совпадения, на второй вход которого подключен выход генератора тактовых импульсов, а выход блока логического совпадения подключен к управляющим входам коммутатора и измерительного прибора.
10 На фиг. 1 изображена блок схема устройства для измерения распределения электрического потенциала, на фиг. 2 - кривые напряжений, поясняющие процесс измерения.
Устройство содержит держатель
1 образца с проводящей подложкой 2, на котором крепится исследуемый образец, интегратор 3 заряда, усилитель 4 напряжения, измерительный прибор 5, управляемый коммутатор 6, матрицу 7 неподвижных сигнальных электродов, анализатор 8 скорости изменения потенциала, блок 9 логического совпадения и генератор 10 тактовых импульсов ° ю
Устройство работает следующим образом.
На проводящей подложке 2 располагается предварительно заряженный исследуемый образец (полупроводниковый слой). В результате взаимодействия заряда исследуемого образца с одним из сигнальных электродов матрицы 7 неподвижных сигнальных электродов напряжение на выхо де интегратора 3 заряда становится пропорциональным количеству заряда, прошедшему по входной цепи меж40 ду проводящей подложкой 2 и .сигналь- ным электродом матрицы 7, неподвижных сигнальных электродов. Матрица
7 неподвижных сигнальных электродов представляет собой плоскость, сос45 тоящую из и отдельных сигнальных электродов, каждый из которых соединен с соответствующим выводом управляемого коммутатора 6. В процессе измерения только один контакт управляемого коммутатора .6 замкнут, а остальные разомкнуты.
Матрица 7 неподвижных сигнальных электродов находится в непосредственной близости от поверхности исследуемого образца расстояние между их плоскостями может составлять от долей миллиметра до нескольких миллиметров). С выхода интегратора 3 заряда напряжение подается на вход усилителя 4 напряжения, выход которого подключен к измерительному прибору 5 и через управляемый коммутатор 6 к-соответствующему электроду матрицы 7 неподвижных сигнальных электродов. Напряжение с выхода усилителя 4 напряжения постуJ
1046714 пает на анализатор 8 скорости изменения потенциала. Напряжение с выхода анализатора 8 скорости изменения потенциала поступает -на первый вход блока 9 логического совпадения, на второй вход которого поступают импульсы с генератора 10 тактовых импульсов. Напряжение на выходе анализатора 8 скорости изменения потенциала пропорционально модулю производной по времени от его входного напряжения, а блок 9 логического совпадения выполнен таким образом, что импульсы от генератора 10 тактовых импульсов поступают на вход управляемого коммутатора только тогда, когда значение
° напряжения на выходе анализатора
8 скорости изменения потенциала меньше определенного уровня. Таким образом, на управляющий вход управляемого коммутатора 6 импульсы поступают в те моменты времени, когда напряжение на выходе усилителя 4 напряжения перестает изменяться.
Выходные импульсы с блока 9 логического совпадения поступают также на управляющий вход измерительного прибора 5, который зарегистрирует величину потенциала под вклю ченным, в данный момент i-м сигнальным электродом. Поступающие на управляющий вход коммутатора 6 импульI сы по очереди или в заданной последовательности подключают сигнальные электроды матрицы 7 неподвижных сигнальных электродов к выходу усилителя 4 напряжения. При этом измеряется распределение электрического потенциала по поверхности исследуемого образца.
Процесс измерения распределения поверхностного электрического потенциала полупроводникового слоя предлагаемым устройством иллюстрируется на фиг. 2, где на фиг; 2а показан потенциальный рельеф исследуемого полупроводникового слоя V до измерения (после его зарядкй, например коронным электролизатором)
На фиг. 2 показан сигнал 80y/d4, а на фиг. 2r — сигнал на выходе ана4. лизатора 8 скорости изменения потенциала. Когда на выходе усилителя
4 напряжения оканчивается процесс изменения напряжения, сигнал на вы; ходе анализатора 8 скорости изменения потенциала уменьшается до нуля.
На фиг. 2д показана последовательность импульсов генератора 10 тактовых импульсов, которая поступает
10 на второй вход блока .9 логического совпадения. Когда сигнал на первом входе блока 9 логического совпадения снижается ниже определенного уровня на входе блока появляются импульсы (фиг. 2е). Эти импульсы поступают на управляющий вход измерительного прибора 5, который в моменты появления импульсов зарегистрирует величину напряжения на выходе усилителя 4 напряжения, равную величине поверхностного электрического потенциала под i-м сигналь- ным электродом. Тот же импульс поступает на управляющий вход управляе. мого коммутатора 6, который подключит к выходу усилителя 4 напря жения следующий (i+.1)-й электрод .матрицы 7 неподвижных сигнальных электродов. Далее процесс измерения повторяется до тех пор, пока не будет измерен поверхностный эл: ктрический потенциал исследуемого слоя. Следует отметить, что точность измерения распределения поверхностного электрического потенциала полу35 проводникового слоя обусловлена числом и и площадью сигнальных электродов.
Использование матрицы неподвиж
4О ных сигнальных электродов, переключаемых управляемым коммутатором,. который управляется анализатором скорости изменения потенциала через блок логического совпадения, позво45 ляет быстро и без механического пе-. ремещения электродов относительно исследуемого полупроводникового слоя получать картину распределения поверхностного электрического потенциала.
1046714
Ьдт
Р т
Р
Ф с
Ю
1
7 Ф Х Ю 7 Ф У Ю м
Ю Ф
Составитель В. Костин
Редактор Н. Гришанова Техред M,Kóçüìà Корректор А ° И ьин
Заказ 7724/45 Тираж 710 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/.э
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
