Способ определения фотоэлектрических параметров примесных некомпенсированных полупроводников

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения фотоэлектрических параметров примесных некомпенсированных полупроводников. Целью изобретения является одновременное определение средних диффузионных длин фотоиндуцированных электронов и дырок и отношения электронной и дырочной фотопроводимостей полупроводников с биполярной фотопроводимостью. Образец облучают опорным и сигнальным модулированным по фазе с частотой ω пучком света. При этом на поверхности образца формируется интерференционная картина. Регистрируют индуцированный в образце ток на частоте w в зависимости от пространственной частоты интерференции к. Частоту w выбирают в пределах: 0,1 мин (τ^-_e¹ или τ^-_n¹) > ω > 10τ_di, где τ_e, τ_n средние времена жизни электронов и дырок соответственно; τ_di время диэлектрической релаксации освещенного полупроводника. Средние диффузионные длины электронов и дырок, а также отношение электронной и дырочной фотопроводимостей определяют расчетным путем. 2 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для определения фотоэлектрических параметров примесных некомпенсированных полупроводников. Цель изобретения одновременное определение средних диффузионных длин фотоиндуцированных электронов и дырок D_D¹, D_D² и отношения σ_1/2электронной и дырочной фотопроводимостей полупроводниковой с биполярной фотопроводимостью. На фиг. 1 приведена оптическая схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 зависимости амплитуды первой гармоники тока I_gωчерез образец от пространственной частоты Λ^-1. Устройство для реализации способа содержит источник когерентного излучения (лазер) 1, светоделительную пластинку 2, зеркала 3, элемент 4, осуществляющий фазовую модуляцию сигнального пучка света, фотопроводник 5, нагрузочное сопротивление 6 и селективный усилитель 7. П р и м е р. Экспериментальная проверка способа выполнена на примере полуизолирующего GaAs-Cr n-типа, имеющего размеры 2х10х1 мм³. Обработка поверхности образца после полировки состоит в травлении его в смеси азотной и соляной кислот, взятых в соотношении 1:1 в течение 3 мин с последующей промывкой в дистиллированной воде. Контакты на боковые грани образца наносят пастой на основе мелкодисперсного серебра. Измерения проводят на длине волны λ излучения и мощности Р_огелий-неонового лазера ЛГ-126 ( λ 1,15 мкм, Р_о 3 мВт и λ 0,63 мкм, Р_о 1 мВт). Фазовая модуляция осуществляется подачей на мембрану телефонной головки ТЛ-4 с прикрепленным к ней зеркалом синусоидального напряжения с частотой f 1 кГц. Выходной электрический сигнал на частоте f 1 кГц, возникающий за счет нестационарной фотоЭДС, регистрируется стандартным селективным усилителем У2-8. Экспериментальная зависимость I_gω от пространственной частоты Λ^-1. (см. фиг.2, кривая А) является характерной для полупроводников с биполярной фотопроводимостью, где Λ шаг интерференционных полос на образце. Для уточнения знака носителя используется кристалл Bi₁₂SiO₂₀, для которого при освещении излучением с λ0,63 мкм характерен электронный механизм нестационарной фотоЭДС. В результате установлено, что в полуизолирующем GaAs: Cr при освещении его излучением с длиной волны λ 0,63 мкм (см. фиг.2, кривая Б) в исследуемом диапазоне пространственных частот работает дырочный механизм. Определяют величину Λ_o^-1 пространственной частоты, при которой I_gω 0, по кривой А на фиг.2. Величина К_о 2 π Λ_o^-1 2 π ˙ 10 мм^-1 63 мм^-1. Значения К₁ и К₂ определяют по формуле 2 π Λ^-1 для значений Λ₁^-1 и Λ₂^-1 соответствующих максимумам на кривых А и Б. По полученным значениям вычисляют средние диффузионные длины по формулам: L¹_D=K L²_D= K и отношение σ_1/2 электронной и дырочной фотопроводимостей по формуле: σ_1/2= Вычисленные значения равны L_D¹ 5 мкм. L_D² 15 мкм, σ_1/2 4.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРИМЕСНЫХ НЕКОМПЕНСИРОВАННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ, заключающийся в освещении образца опорным и сигнальным модулированным по фазе пучками света, формирующими интерференционную картину на образце, регистрации зависимости амплитуды тока I^ω_g на частоте модуляции ω от пространственной частоты К, отличающийся тем, что, с целью одновременного определения средних диффузионных длин фотоиндуцированных электронов и дырок L¹_D, L²_D и отношения σ_1/2 электронной и дырочной фотопроводимостей полупроводников с биполярной фотопроводимостью, фазовую модуляцию сигнального пучка света осуществляют с частотой, отвечающей соотношению: 0,1 мин (τ^-_e¹ или τ^-_h¹)>ω>10τ^-1_di , искомые средние диффузионные длины определяют из выражений
а отношение электронной и дырочной фотопроводимостей

где K=2πΛ^-1
L шаг интерференционной картины;
t_e, τ_h средние времена жизни фотогенерированных электронов и дырок;
τ_di время диэлектрической релаксации освещенного полупроводника;
К₀ значение пространственной частоты, при которой амплитуда тока проходит через "0" и при этом меняет знак;
K₁ и K₂ значения пространственной частоты, при которых максимальна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---