Устройство для измерения распределения диэлектрической проницаемости в полупроводниковых материалах
Изобретение относится к измерительной СВЧ-технике, а именно к устройствам для измерения распределения диэлектрической проницаемости в полупроводниковых материалах. Изобретение позволяет повысить разрешающую способность измерений. Устройство содержит генератор 1, подключенный к одному концу линии передачи 3, регистрирующий прибор 2, подключенны к второму концу линии передачи 3, пикосекундный лазер 5, оптически связанный с генератором 1, оптическую линию задержки 4, зондирующий световой луч, поступающий от пикосекундного лазера 5 через оптическую линию задержки 4 к исследуемому образцу 6, помещенному между проводниками линии передачи 3. Значение диэлектрической проницаемости в любой области образца 6 определяется по скорости распространения пикосекундного электрического импульса в этой области V по формуле ε=(с/V)<SP POS="POST">2</SP>, где с - скорость электромагнитной волны в вакууме. Для определения зондирующим световым лучом освещается исследуемая область образца 6 и на этом месте закорачивается линия передачи 4. Изменяя время задержки ΔТ оптического импульса относительно электрического, регистрирующим прибором 2 измеряют зависимость электрического сигнала, прошедшего через образец 6, -U<SB POS="POST">пр</SB> от ΔТ, по которой определяется момент прохождения электрического сигнала через освещенную область T<SB POS="POST">1</SB>. После этого зондирующий световой луч перемещается на небольшой промежуток ΔХ и таким же образом определяется другой момент - T<SB POS="POST">2</SB>. Значение V в этой области равно V=ΔХ/(T<SB POS="POST">2</SB> - T<SB POS="POST">1</SB>). Разрешающая способность устройства определяется геометрической длиной электрического импульса в образце. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (50 4 Н 01 lÄ 21/66
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и ОТКРытиям
ПРИ ГКНТ СССР
Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1 ) 4352946/24-25 (22) 30.12 ° 87 (46) 30 ° 07,89, Бюл, N 28 (71) Институт физики полупроводников АН ЛитССР (72) Э.Й,Адомайтис, 3. П,Добровольскис, А„А, Гальванлускас и А,И,Кроткус (53) 621,382.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1180817, кп, 0 01 Н 31/26, 1983, Бранд А,А, Метод измерения диэлектрической проницаемости диэлектриков в диапазоне волн 40-5.см, ПТЭ, 1957, N 6, с.82-85, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к измерительной СВЧ-технике, л именно к. Устройствам дпя измерения распределения диэлектрической проницаемости в полупроводниковых материалах, Изобретение позволяет повысить разрешающую способность измерений, Устройство содержит генератор 1, подключенный к одному концу линии передачи 3, pei гистрирующий прибор 2, подключенный к второму концу линии передачи 3, пикосекундный лазер 5, оптически сгязанный с генератором 1, оптическую линию задержки 4, зондирующий светоИзоб1?етенис < г?<осится к измерит ел ьной (R „„Я0„„1497654 А 1 2 вой луч, поступлю<«1й от <п<косекунд?1ого лазера 5 через оптическую линию задержки 4 к иссл<.дуемому образцу 6, помещенному между проводниками линии передачи 3, Знлчепи диэлектрической проницаемости в любой области образца 6 определяется пс скорости распространения пикосекундного электрического импульса в этой области V по формуле =(с/V), где с — ско2 рость электромагнитной волны в вакууме, Для определения зондирующим световым лучом освеща<. тся исследуемая область образца 6 и ил этом месте закор ачи влется ли ния пер едачи 4. Из меняя время задержки (< оптического С3 импупьса относительн электрическоЖ го, регистрирующим прибором 2 измеряют з ависимость электрического сигнала > прошедшего через образец 6 > С -U«от I< ЯР момент прохождения: Iектрического сигнала через освещенную область После этого зондирующий свет<<вой луч перемещается нл небольшой промежуток Ах и таким же образом определя- < ется другой момент — t2, Значение Ч в этой области равно Ч=вх/(.2-t ), Расрешающая способнос < ь устройства определяется геометрической длиной электрического импу. <1 сл в образце, 1 ил, Целью изобретения является повы" шение разрешающей спо«бности, Ня чертеже изображ,< «л схема устройства, 3 1«9 76> > Ус гройстllo содержит генератор 1, регистptlpvI«ш <й прибор 2, лип<по 3 передачи, оптическую линик 4 э leep>1 В KOIIKpCTIIO! t Jl< по Itte JIJIJI устройст- 15 ва использов IJlась пипия 3 передачи, из готовлен><ая и «иде Jtpсимметрич лй микрополосковой лигпи1 !11 попикоре (с, = 9,6 ) с волпов1»м <:опр тивлепием Х = 50 Ом, генератор, вк <ючающий в 20 себя быстродейc< <у щций 1 с"311 тлр, выпоп> еппый иэ T;Il. :1 . ($ =10 Or>, см) раэмер Jnttt 200 > 450 ° 100 мкм, вк:IJ<> АИГ: If06 мкм) с пассивной си нхр о>гиз ацией мод па красителе 3724 и crt còåìîé выделения монопмпульса, геиерировавший импульсы длительностью 27 пс и энергией 200 мкДж, Регистрирующим прибором 2 служил стробоскопический преобразователь напря-. жения ВС1-280> оптическая линия 4 задержки представляла собой систему зеркал, диаметр зондирующего светоВ вого луча составлял 30 мкм íà IIQ 40 вЕрхнос JII образца, Устройство работает следующим образolr, Световой импульс, г енерируемый пикссекундным лазером 5, делится на 45 две примерно равные части > одна из которых поступает на генератор I, а вторая, выпoJIняющая функцию зонд l э адержанная в линии 4 > на образ ец 6. Генератор I запускается под воздействием света и создает электрический импульс длительностью 15 нс, который через пинию 3 передачи поступает на образец 6. Зондирующий световой луч, поступающий на 06pаэец 6, создает неравновесные носители заряда и вызывает повышение проводимос— ти в освещенной области образца. При фиксиров >нно>1 поло, кении зондирующегo свето вогл луч», меняя длину оптичесK<111 линии 4 3ап< ря<ки, ре гистрирующим tIpJJ5opoJt ? и.>ме1>я ется зависимость величины 3ltñ кцрллитпчссKoгл импульса > и черс обр I!зец, оТ времеJlH 1адержки 1<1ндирук>щего импульса Ц(t) . Эта зависимость имеет форму с тупеньки, момент скачка сигнала в которой соответствует времени задержки, при Koторой и электрический и oil тиче ский импульсы проходят одновр еменно на место зондирования, При перемещении зондирующего пятна на ptlccToH trite pLx ступенька зависимости U(<.) перемещается на промежуток времен11 r<,t, Измерив значения /<х и gt > определяется скорость прохода элpêтрического им 1ульса в этом интервале образца — V=-1 х/ь1;, по которой onpeJIeJlJI<;тся эф1<ективная диэлектрическая пРопиЦгемость Еэ ф=с /V =(ct q < где с — скорость электромагнитной волны в вакууме. 11еремещая луч че— рез равные про..<е>кутки > х и измеряя зависимость V(t), после каждого сдвига определяется зависимость 1;(х), по которой вычисляется распределение диэлектрической проницаемости вдоль образца, В предложенном устройстве измеряется скорость распространения электрического импульса, а разрешающую способность определяет геометрическая длина электрического импульса в образце. В предложенном устройстве необходимо измерять на абсолютную величину ступеньки, наблюдаемой в зависимости U(t), а лишь определять ее перемещение при сдвиге луча, Поэтому искажения электрического сигнала, вызван- . ные потерям в исследуемом образце, в предложенном устройстве не столь существенны, как в случае прототипа. Последнее обстоятельство позволяет измерять распределение диэле ктрической проницаемости в образцах> отличающихся значительно большей проводимостью, чем в прототипе, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для измерения распределения диэлектрической проницаемости в полупроводниковых материалах, содержащее генератор, регистрирующий прибор, линию передачи, между элемептами которой помещен исследуемый сна.(ан перс.» по<-лелонательцо соедик ц< чсц к другому концу линии переда(нt ° Составитель Л.Талонина Техред lI.Îëèértûê Корректор Т,Малец Редактор Т.Лазоренко Заказ 4449/51 Тираж 695 Под пи с ное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113()35, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно — и дательский комбинат "11атент", г.ужгnpnr!, ул. Гагарина, 101 14976 > образец, подключенную одним г <>ни<(и к генератору, <1 т и и ч а к(ш е е с я тем, что, с це:tr t íс пые tlirt nccr)H«rtr>tlt ла rnр и оптическую «rtttttt<(«адсржки с исследуемым абра цом, а регистрирующий прибор под—
