Устройство для измерения времени жизни носителей заряда в полупроводниковых образцах

 

Изобретение может использоваться для неразрушающего экспресс-контроля полупроводниковых материалов и позволяет повыситьчувствительностьи производительность. Пластина исследуемого полупроводникового материала (ИПМ) устанавливается в держателе, выполненном в виде цилиндрического резонатора 4 с колебаниями типа Eon, и является одной из его торцовых стенок. На ИПМ поступает через вентиль 2 и циркулятор 3 СВЧ-сигнал от генератора 1. С другого торца цилиндрического резонатора 4 через запредельное отверстие в нем осуществляется подсветка ИПМ от импульсного источника 6 света. При импульсном освещении изменяется проводимость ИПМ, в результате чего меняется добротность цилиндрического резонатора 4 и, следовательно, меняется уровень мощности отраженного от ИПМ сигнала СВЧ-генератора. Отраженный сигнал после детектирования в детекторе 7 и усиления усилителем 8 поступает на регистратор 9. Измерение времени жизни носителей заряда производится по времени релаксации сигнала, наблюдаемого на экране регистратора 9. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4138248/09 (22) 22.10.86 (46) 07.11.91. Бюл. ¹ 41 (71) Институт физики полупроводников СО

АН СССР (72) П.А.Бородовский, А.Ф.Булдыгин и

Д,Г,Тарло (53) 621.317,39 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 983595, кл. G 01 R 31/26, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 347691, кл. G 01 R 27/28, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ОБРАЗЦАХ (57) Изобретение может использоваться для неразрушающего экспресс-контроля полупроводниковых материалов и позволяет повысить чувствительность и производительность, Пластина исследуемого полупроводникового материала (ИПМ) ус„„5U„„1689874 А1 танавливается в держателе, выполненном в виде цилиндрического резонатооа 4 с колебаниями типа Ео, и является одной из его торцовых стенок. На ИПМ поступает через вентиль 2 и циркулятор 3 СВЧ-сигнал от генератора 1. С другого торца цилиндрического резонатора 4 через запредельное отверстие в нем осуществляется подсветка

ИПМ от импульсного источника 6 света. При импульсном освещении изменяется проводимость ИПМ, в результате чего меняется добротность цилиндрического резонатора 4 и, следовательно, меняется уровень мощности отраженного от ИПМ сигнала СВЧ-генератора, Отраженный сигнал после детектирования в детекторе 7 и усиления усилителем 8 поступает на регистратор 9.

Измерение времени жизни носителей заряда производится по времени релаксации сигнала, наблюдаемого на экране регистратора 9. 2 ил.

1689874

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для неразрушающего экспресс-контроля полупроводниковых материалов (ППМ), Цель изобретения — повышение чувствительности и производительности.

На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения времени жизни носителей в полупроводниковых образцах; на фиг. 2 — конструкция цилиндрического резонатора.

Устройство для измерения времени жизни носителей заряда в полупроводниковых образцах содержит генератор 1, вентиль 2, циркулятор 3, цилиндрический резонатор 4, три подвижных короткоэамыкающих плунжера 5, импульсный источник

6 света, детектор 7, усилитель 8, регистратор 9.

Полупроводниковый образец 10 закрывает конец цилиндрического резонатора 11, отрезки прямоугольных волноводов 12, запредельное отверстие 13 служит вводом от импульсного источника энергии света.

Устройство работает следующим образом.

От генератора 1 СВЧ-сигнал через вентиль 2 и циркулятор 3 попадает в цилиндрический резонатор 4, одной из стенок которого является исследуемый полупроводниковый образец, В конце цилиндрического резонатора 11 возбуждают колебания типа Ео1, причем для резонансной длины отрезка круглого волновода надлежащее расположение плужнеров в симметрично расположенных трех отрезках прямоугольного волновода практически исключает возбуждение низшего типа колебаний Н11. При импульсном освещении проводимость полупроводникового образца увеличивается, что приводит к изменению добротности цилиндрического резонатора 4, а следовательно, и изменению уровня мощности отраженного СВЧ-сигнала, поступающего через циркулятор 3 на детектор 7 с усилителем 8 на выходе, Измерение времени жизни носителей заряда производится по времени релаксации сигнала, наблюдаемого на экране регистратора 9. Практически при длительности заднего фронта излучения

5 импульсного источника 6 света r > 10 нс можно контролировать полупровоуниковые образцы с временем жизни от 10 с и больше в полупроводниковых образцах в виде планок толщиной до 2 — 5 мкм при удельном

10 сопротивлении до 102 Ом см, выращенных .на подложках с удельным сопротивлением порядка 10 Ом см. С повышением частоты

СВЧ-сигнала глубина скин-слоя в подложке уменьшается и чувствительность устройст15 ва повышается.

Длина резонатора I определяется по формуле

Л ез! в

20 ез! 2, где ilрез — резонансная длина волны СВЧисточника; r — радиус резонатора. Для того, чтобы получить достаточно низкое характе25 ристическое сопротивление круглого волновода длина волны СВЧ-сигнала выбирается близкой к критическому значению

=2,61ã.

Формула изобретения

30 Устройство для измерения времени жизни носителей заряда в полупроводниковых образцах, содержащее последовательно соединенные генератор, циркулятор и держатель, последовательно соединенные

35 детектор, подключенный к плечу входа отражаемой волны циркулятор, усилитель и регистратор, импульсный источник света, о т л ич а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения чувствительности и производительности, 40 держатель выполнен в виде цилиндрического резонатора с типом колебаний Еоц, одной из торцовых стенок которого является полупроводниковый образец, вторая стенка цилиндрического резонатора имеет запре45 дельное отверстие для ввода энергии от импульсного источника света.

1689874

Составитель В, Ежов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор M. Максимишинец

Редактор Е. Папп

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3811 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5