Устройство для спектроскопии переходных процессов глубокого уровня

 

Изобрвтение относится к электроннойтехнике. Устройство для спектроскопии переходных процессов глубокого уровня содержит блок для подключения исследуемой структуры, выполненный в виде высокочастотного генератора 2, согласующий трансформатор 3, переменньй конденсатор 5, переключатель 7, вентильную схему, включающую управляемый переключатель 9 и селективный усилитель 10, регистрирующий блок, блок управления, логический элемент передачи, синхронный детектор 14, тактовый генератор , блок возбуждения, делитель частоты . В описании изобретения приведены электрические схемы различного выполнения блока возбуждения. Устройство имеет расширенный диапазон спектроскопии переходных процессов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ш 4 Од СП

СООЗ СОВЕТСКИХ

РЕСГВЬ ЛИК

А3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ПАТЕНТУ

ГОСУДМ СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ЕССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф (21) 35102.26/24-21 (22) 02. 11.82 (31) 3342/81— (32) 09. 11.81 (33) HU (46) 30. 10.88. Бюл. 11 40 (71) Мадьяр Тудоманьош Академиа

Мюсаки Физикаи Кутато Интезете (HU) (72) Дьердь Ференци, Янош Бода, Ференц Тот,. Петер Хорват, Ласло

Бенкович и Ласло Дожа (HU) (53) 621. 317 (088. 8) (56) Ланг Д.В. Спектроскопия пере. ходных процессов глубокого уровня.

Журнал прикладной физики, 197hs 45, с. 3023-3032.

Патент ВНР В 1439/80, кл. С 01 R 31/26. 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРОСКОПИИ

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ГЛУБОКОГО . УРОВНЯ 4 6

„„SU „„435163 (51)4 С 01 R 31/26, Н 01 Ь 21 /66

I (57) Изобретение относится к злектронной технике, Устройство для спектроскопии переходных процессов глубокого уровня содержит блок для подключения исследуемой структуры, выполненный в виде высокочастотного генератора 2, согласующий трансформатор 3, переменный конденсатор 5, переключатель 7, вентильную схему, включающую управляемый переключатель 9 и селективный усилитель 10 регистрирующий блок, блок управления, логический элемент передачи, синхронный детектор 14, тактовын генератор, блок возбуждения, делитель частоты. 3 описании изобретения приведе- Я ны электрические схемы различного выполнения блока возбуждения. Устройство имеет расширенный диапазон спектроскопии переходных процессов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1435163

Изобретение относится к способу определения состояния заряженной энергии полупроводниконьж или изоляционных материалов при помощи спектроско5 пии переходных процессов глубокого уровня,. широко известному как метод

DLTS.

Цель изобретения — расширение диапазона спектроскопии переходных процессов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для спектроскопии переходных процессов глубокого уровня; на фиг. 2 — схема выполнения отдельных блоков; на фиг. 3 — временная диаграмма сигналов и импульсов, используемых согласно изобретению.

Устройство (фиг. 1 и 2) содержит блок 1 для подключения исследуемой 20 структуры, выполненный в виде высокочастотного генератора 2., подключенного к первичной обмотке согласующего . трансформатора 3, вторичная обмотка которого одним выводом подключена 25 к клемме 4 для подключения исследуемой структуры, а другим выводом— к первому выводу переменного конденсатора 5, второй вывод которого и вторая клемма 6 для подключения ис- Зп следуемой структуры подключена к выходу блока 1 для подключения исследуемой структуры, третий вывод вторичной обмотки согласующего трансформатора 3 подключен через переключатель 7 к управляющему входу блока 1, для подключения исследуемой структу-ры, вентильную схему 8, выполненную в виде последовательно соединенного управляемого переключателя 9 и селек- „ тивного усилителя 10, вход которого соединен с входом вентильной схемы 8, а выход селективного усилителя 10 соединен с выходом вентильной схемы 8 и с входом регистрирующего блока 11,. а управляющий вход переключателя

45 вентильной схемы 8 подключен к выхо" ду сигнала управления вентильной схемой блока 12 управления, выход регистрирующего блока 11 через логический элемент 13 передачи подключен к входу 50 синхронного детектора 14, выход сигнала управления элементом 13 блока 12 управления подключен к управляющему входу логического элемента 13 передачи, вход блока 12 управления подсоединен к выходу тактового генератора

15, задающий выход сигнала управления. блоком 16 возбуждения блока 12 управпения через блок 16, возбуждения подключен к управляющему входу блока 1 для подключения исследуемой структуры, делитель 17 частоты, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора 14, а вход делителя 17 частоты подключен к выходу сигнала управления синхронным детектором 14 блока 12 управления, блок 16 возбуждения выполнен в ниде генератора 18 импульсов с частотой следования импульсов, равной половине управляющей частоты задающего сигнала управления блоком 16 возбуждения, а блок 12 управления имеет дополнительный выход сигнала управления блоком

16 возбуждения, подключенный к второму входу генератора 18 импульсов. .Блок 16 возбуждения содержит второй генератор 19 импульсов, первый вход которого подключен к дополнительному выходу сигнала управления блоком 16 возбуждения блока 12 управления, а второй вход генератора 19 импульсон подключен к выходу задающего сигнала управления блоком 16 возбуждения блока 12 управления.

На фиг. 3 показана пара регионов I u II. Импульсы, показанные между моментами Ср и t< должны повторяться после момента

В момент t> который обозначает начало региона ЕЕ, генерируются те же импульсы, что и н момент t н регионе I. Таким образом, момент t 1 соответствует моменту t . Соотнетственно в регионе II имеются следующие импульсы: управляющий импульс Р, возбуждающий импульс Р, запускаемый управляющим импульсом, изолирующий импульс Р;, импульсы Р „ управляющие логическим элементом 13 передачи.

В ответ на эти импульсы срабатывание образца выдает сигнал S срабатывания, который управляет входом синхронного детектора 14. Возбуждающий импульс Р р оканчивается н момент и его продолжительность равна Т >.

Вслед эа ним идет мертвый период Т„, который оканчивается в момент

Импульс Р длится н течение объединенных периодов Т управляющего импульса P и мертвого периода Т» т.е. до момента t . Синхронизирующий импульс Р синхронного детектора 14 начинается в момент t и имеет период 2Т .

1435163

В регионе II сигналы Б и S„ срабатывания попеременно повторяются.

Синхронный детектор 14 работает так же, как и в регионе Т. Следовательно, весовое усреднение происходит так, как описано в отношении региона I.

Переходные процессы переключения вновь нейтрализуют друг друга, что

10 дает уже описанные преимущества. Благодаря присутствию возбужцающих импульсов второго типа Pg физическое значение выхода синхронного детектора 14 теперь иное.

15 Обработка сигналов переходных процессов срабатывания получается эа счет двух типов нагрузки, где эти сигналы интегрируются и умножаются на синхрониэирующий импульс Р в ка20 честве взвешенной функции, дает те же возможности измерен1ий, что и широко известный способ DLTS с двойной корреляцией нли DOTS.

Устройство работает следующим об25 разом.

Соответствующие сигналы срабатывания запускаются двумя типами возбуждающих импульсов и взвешиваются с противоположными знаками, что дает

30 воэможность определения пространственного распределения концентраций глубокого уровня, если продолжитель.ность обоих типов возбуждающих им-пульсов Рч и Рч установлена равной, а их относительная интенсивность меняется.

Блок 16 возбуждения обеспечивает импульсное . возбуждение образца в бло" ке 1 для подключения исследуемой структуры в соответствии с управляющими командами, выдаваемыми блоком 12 управления, выполненным с возможностью управления и синхронизации работы различных блоков устройства. Тактовый генератор 15 используется для выдачи различных тактовых импульсов на блок 12.

Возбуждающие импульсы второго типа Р отличаются по интенсивности и/или продолжительности от возбуж- 50 даюцих импульсов первого типа Р и на примере, проиллюстрированном на фиг.3, их интенсивность Im меньше, а их продолжительность короче, чем соответствующие параметры возбуждаю- .55 щих импульсов первого типа Р . Отсюда следует, что второй сигнал Б, срабатывания меньше первого. т

Таким образом, в регионе II.происходит меньше явлений, чем в регионе I, Существенная функциональная разница заключается в том, что в момент t, начинается действие второго типа управляющего импульса P,, когда с момента начала возбуждающего импульса

Р прошло время, приблизительно равное Т, и второй управляющий импульс имеет продолжительность Т . Генерирование второго управляющего импульса Р „, связано с генерированием соответствующего иэолируюцего импульса

Р, импульса Р „ для управления исследуемой структурой н второго возбуждающего импульса Р,, отличающегося по продолжительности и/или интенсивности от первого возбуждающего импульса Р .

Для точной синхронизации должны существовать следующие условия. Второй возбуждающий импульс Р, оканчивается в момент и „, импульс P»„ должен закончиться в момент t,, который возникает за моментом t когда истечет мертвый период Т„, а мо мент, должен. совпасть со средним фронтом синхронизирующего импульса Р„, начинающегося в момент t> и имеющего период 2Т р. Продолжительность Т им» пульса Рт„ определяется иэ уравнения Т. =Т, +Т„, где Т,„ — продолжительность возбуждающего импульса вто.; рого типа Р,„. Начальный момент t. g второго возбуждающего импульса Pqe должен быть установлен так, чтобы предшествовать моменту t g который имеет фиксированную фазу, на сумму продолжительностей мертвого периода

Т» и импульса Т „.

В регионе II возбуждающие импульсы первого и второго типа Р41 и Р генерируются периодически с соответствующими периодами 2ТР так, что их относительная фаза остается постоянной.

Вентильная схема 8 выполнена с воэможностью изолирования выхода от входя блока 1 на продолжение перио: да Т возбуждения и на небольшой пеФ риод задержки в несколько наносекунд вслед за возбуждением. Это может быть сделано, например, посредством за: земления входа блока 1 и отсоединением выходной линии блока 1. Вентиль ная схема 8 имеет управляющий вход, соединенный с выходом блока 12 уп-

1435163 6 сследуемой структуры, а другим выводом — к первому выводу переменного конденсатора, второй вывод которого вторая клемма для подключения исI следуемой структуры, подключены к выходу блока для подключения сследуемой структуры, третий вывод торичной обмотки согласующего трансорматора подключен через переклюатель к управляющему входу блока я подключения исследуемой структуы, нентильную схему, выполненную в иде последовательно соединенного пранляемого переключателя и селекивного усилителя, вход которого содинен с входом веитильной схемы, а

ыход селектинного усилителя соедиФ нен с выходом вентильной схемы и с входом. регистрирующего блока, а управляющий вход переключателя вентильной схемы подключен к выходу сигнала управления вентильной схемой блока управления, выход регистрирующего блока через логический элемент передачи подключен к входу синхронного детектора, выход сигнала управления логическим элементом блока управления подключен к управляющему входу логического элемента передачи, вход блока управления подсоединен к выходу тактового гене- ратора, задающий выход сигнала управления блоком возбуждения блока управления через блок возбуждения подключен к управляющему входу блока для подключения исследуемой структуры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона спектроскопии переходных процессов, оно снабжено делителем частоты, блок возбуждения выпрлнен в виде генератора импульсов с частотой следонания импульсов, равной половине управляющей частоты задающего сигнала управления блоком возбуждения, а блок управле-. ния снабжен дополнительным выходом сигнала управления блоком веэбуждения, подключенным к второму входу ,генератора импульсов, выход делителя частоты подключен к второму входу синхронного детектора, а вход делителя частоты подключен к выходу сигнала управления синхронным детектором блока управления. равления для получения от него изоли- . и . рующих импульсов P, .

Блок 16 возбуждения содержит первый и второй генераторы 18 и 19 им- и пульсов. Первый генератор 18 импульсов имеет первый вход, соединенный ! с выходом блока 12 управления для по- и лучения управляющих импульсов Рз, по- s казанных на фиг. 3. Первый генера- 10 ф тор 18 имеет второй запрещающий вход, ч соединенный с выходом блока 12 управ- дл ления для получения блокирующих им- р пульсов P . Во время наличия блоки- в рующих импульсон Pg первый генера- у тор импульсов не может генерировать т импульсы. е

Второй генератор 19 импульсов вы-, в полнен с вазможностью выдавать ноз буждающие импульсы второго типа Pg> н режиме работы, соответствующем ре. гиону II. Второй генератор 19 имI пульсон имеет управляющий вход, сое диненный с выходом блока 12 управления для получения управляющих им- 25 пульсон второго типа Р,„ .

Задающее средство (не показано) обеспечивает соответствующую установку параметрон блока управления, т.е. работу в I u II режимах (регион X zaa II) включая установку частоти тактиронания и продолжительность возбуждающих импульсов.

Если сравнить предлагаемое устрой ство, показанное на фиг.1, с извест, ным, используемым для осуществления 35 ! метода DDLTS, его простота очевидна. Многократная обработка сигналов и многократно повторяемые аналоговые операции,, используемые в таких известных устройствах, снижают отношение сигнал/шум, а также чувствительность, что не имеет место в предла- . гаемом устройстве. Предлагаемое устройство способно определять изменеййя переходных процессов емкости

45 всего в 10 пФ.

Формула изобретения

1. Устройство для спектроскопии 50 переходных процессов глубокого уровня, содержащее блок для подключения исследуемой структуры, выполненный в виде высокочастотного генератора, подключенного к первичной обмотке 55 согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого, одним выводой подключена к клемме для подключения

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок возбуждения содержит второй генератор импульсов, первый вход которого под1435163

Составитель Н.Саришвили

Техред М.Иоргентал г Корректор С.Шекмар

Редактор И.Петрова

Заказ 5569/59 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие„ г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ключен к дополнительному выходу сигнала управления блоком возбуждения ,блока управления, а второй вход генератора импульсов подключен к выходу задающего сигнала управления блоком возбуждения блока управления.