Способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале



Способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале
Способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале

 


Владельцы патента RU 2531081:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) (RU)

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью оптических средств, а также к технологии изготовления полупроводниковых приборов - для контроля водорода в материале при создании приборов и структур. В отношении образца с тестируемым материалом регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния. Измерения проводят в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, расположенное между образцом и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного образцом излучения - на спектрометр. Падающее излучение линейно поляризовано. Поляризация рассеянного света совпадает с поляризаций падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона от 400 до 800 нм в непрерывном режиме, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более. При выборе образца с тестируемым материалом подложки из стекла или кремния с выполненным слоем диоксида кремния и нанесенным на нее слоем аморфного кремния с содержанием атомного водорода от 5 до 50%, толщиной от 30 до 1000 нм регистрируют спектр в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, частот колебаний связей Si-Si и связей Si-H. За счет использования геометрии обратного рассеяния снимается ограничение в отношении ассортимента подложек и толщин слоев при получении данных для контроля водорода в твердотельном материале по концентрации и его состоянию как в отношении слоев или приборных структур, формирование которых закончено, так и непосредственно в процессе формирования. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области исследования материалов путем определения их физических свойств с помощью оптических средств, а также к полупроводниковым приборам, к технологии изготовления полупроводниковых приборов, и может быть использовано при создании современных полупроводниковых приборов и структур для микро- и наноэлектроники, оптоэлектронных устройств, в частности тонкопленочных транзисторов (ТПТ), ячеек энергонезависимой памяти, солнечных элементов.

Известен способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале (описание к патенту РФ №2350932 на изобретение, МПК8 G01N 25/00), заключающийся в том, что образец с тестируемым материалом нагревают в потоке газа-носителя, фиксируют водород, выделяемый тестируемым материалом, при этом следят за геометрическими параметрами образца и в момент их изменений при начале плавления прекращают нагрев. В качестве тестируемого материала берут сплавы алюминия. В качестве геометрического параметра образца, за которым осуществляют слежение, используют один из его размеров в вертикальном или горизонтальном направлениях, а момент изменения размера определяют посредством бесконтактного преобразователя или в качестве геометрического параметра образца, за которым осуществляют слежение, используют его размер в вертикальном направлении, а момент изменения размера определяют посредством контактного преобразователя.

К причинам, препятствующим достижению нижеуказанного технического результата, относится эффузия водорода из тестируемого материала.

В качестве ближайшего аналога взят способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале (A.A. Langford, M.L. Fleet, В.Р. Nelson, W.A. Lanford, N. Maley, «Infrared absorption strength and hydrogen content of hydrogenated amorphous silicon», Phys. Rev. B, 1992, v.45, n.23, p.13367-13377), заключающийся в том, что в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр - спектр пропускания в инфракрасном (ИК) диапазоне. В качестве образца с тестируемым материалом используют подложку с нанесенным на ее рабочую поверхность слоем тестируемого материала, а именно аморфного кремния. При регистрации спектра пропускания в ИК диапазоне используют интервал от 500 до 2500 см-1 включительно.

После получения исходных данных по известным сечениям поглощения света на колебаниях связей кремний-водород и по известной толщине пленки, с учетом интерференции, вычисляется концентрация водорода.

В приведенном техническом решении существует необходимость использования толстых слоев тестируемого материала - более 100 нанометров толщиной. Кроме того, для данного решения характерен довольно узкий ассортимент подложек, на которых должен находиться слой тестируемого материала. Так, невозможно определить концентрацию водорода и его состояние, например, в слоях аморфного кремния, являющегося тестируемым материалом, на недорогих стеклянных и пластиковых подложках. Причины заключаются в следующем.

В данном способе для регистрации заметного поглощения света толщина пленки должна быть достаточно большой, как указано, более 100 нанометров. В данном способе, подложка сама должна быть прозрачна в интервале волновых чисел, в котором производят регистрацию спектра пропускания, например, для аморфного кремния - от 500 до 2500 см-1 включительно. Стеклянные и пластиковые подложки в указанном интервале непрозрачны. В отношении определения концентрации и состояния водорода в слоях аморфного кремния, указанный способ применим в случаях использования кремниевых подложек, а для случаев изготовления приборных структур не на кремниевых подложках, например, на стекле, при изготовлении ТПТ - не возможен, поскольку стекло поглощает излучение в данном диапазоне.

Техническим результатом является реализация возможности неразрушающего контроля концентрации водорода и его состояния в твердотельном материале непосредственно в процессе формирования слоя твердотельного материала или приборной структуры на различных подложках без ограничения диапазона толщин слоев.

Технический результат достигается в способе измерения для контроля водорода в твердотельном материале, заключающемся в том, что в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр, а именно регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода.

В способе измерения при регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного тестируемым материалом излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния.

В способе измерения в качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения.

В способе измерения используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны от 400 до 800 нм включительно, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более.

В способе измерения в качестве образца с тестируемым материалом берут подложку, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода от 5 до 50% включительно, толщиной от 30 до 1000 нм включительно, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1 включительно, соответственно, частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода Si-H, подложку берут из стекла или кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния.

Сущность технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми фигурами.

На Фиг.1 представлена блок-схема установки спектроскопии КРС (комбинационное рассеяние света) для реализации измерения для определения концентрации водорода в твердотельном материале, где 1 - непрерывный лазер видимого диапазона; 2 - исследуемый образец; 3 - полупрозрачное зеркало; 4 - спектрометр КРС.

На Фиг.2 приведены спектры КРС исследуемых образцов со слоем аморфного кремния на подложке в диапазоне колебаний связей кремний-кремний (Si-Si) и кремний-водород (Si-H).

Техническое решение адресовано разработке способа измерения данных для контроля водорода в твердотельном материале - данных, на основании которых определяют не только концентрацию водорода, но и получают информацию о его связях с атомами твердотельного материала.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что используют спектроскопию КРС в геометрии обратного рассеяния. Благодаря геометрии обратного рассеяния снимается ограничение в отношении ассортимента подложек и толщин слоев при получении данных для контроля водорода в твердотельном материале по концентрации и его состоянию. Причем получение данных можно осуществлять как в отношении слоев или приборных структур, формирование которых закончено, так и непосредственно в процессе формирования слоя твердотельного материала или приборной структуры. Спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния регистрируют в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода.

Геометрию обратного рассеяния реализуют тем, что при регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом и спектрометром КРС под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного тестируемым материалом излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1).

В частном случае реализации в качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме. Падающее излучение лазера линейно поляризовано. Поляризация рассеянного света должна совпадать с поляризацией падающего излучения. Кроме линейной поляризации может быть выбрана какая-либо другая поляризация, но поляризация рассеянного света должна совпадать с поляризацией падающего излучения.

Так, для измерения и получения данных используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны от 400 до 800 нм включительно, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более. Указанное отношение сигнал к шуму позволяет выделить полезный сигнал и обеспечить получение достоверных данных.

Если в качестве образца с тестируемым материалом берут подложку с нанесенным на подложку слоем аморфного кремния a-Si:H, например, с содержанием атомного водорода от 5 до 50% включительно, толщиной от 30 до 1000 нм включительно, то спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния регистрируют в диапазонах от 200 до 550 см-1 (или шире) и от 1900 до 2200 см-1 (или шире), соответственно, для колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) Si-Si и для колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H (см. Фиг.2). Подложка может быть выполнена из стекла или кремния. В составе подложки может быть выполнен слой диоксида кремния. Полученные данные, например, для контроля водорода в аморфном кремнии используют следующим образом. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

Полученные данные измерения по предлагаемому способу, например, для контроля водорода в аморфном кремнии используют нижеследующим образом.

Исходные слои аморфного кремния характеризуются спектром с широким пиком, имеющим максимум в области 475÷480 см-1, обусловленным рассеянием на оптических колебаниях связей кремний-кремний (см. Фиг.2). Приведенный спектр показывает, что исходные слои аморфны. На основе полученного спектра определяют интегральную интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-кремний (Si-Si) и кремний-водород (Si-H). Для этого экспериментальный сигнал аппроксимируют кривыми Гаусса (Рис.2). Интегральная интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-кремний (Si-Si) - это площадь под кривыми Гаусса, максимум которых лежит в пределах от 250 до 520 см-1, обозначим эту интенсивность как ISi-Si. Частота валентных колебаний связей Si-H составляет 2000 см-1, в случае, если у кремния имеется 2 связи с водородом - (Si-Н2) связь, ее частота колебаний составляет 2100 см-1 (М.Н. Brodsky, Manuel Cardona, J.J. Cuomo, «Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering», Phys. Rev. B, 1977, v.16, n.8, p.p.3556-3571). Таким образом, интегральная интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-водород (Si-H) - это площадь под кривой Гаусса, максимум которой составляет 2000±10 см-1, обозначим эту интенсивность как ISi-H. Интегральная интенсивность сигнала КРС на колебаниях связей кремний-два водорода (Si-H2) - это площадь под кривой Гаусса, максимум которой составляет 2100±10 см-1, обозначим эту интенсивность как ISi-H2.

Интенсивность КРС на колебаниях валентных связей пропорциональна концентрации этих связей и соответствующему сечению рассеяния.

.

При этом α - это относительная концентрация водорода в Si-H связях (абсолютная концентрация, деленная на концентрацию атомов кремния, которая составляет 5·1022 см-3); β - это относительная концентрация водорода в Si-H2 связях (абсолютная концентрация, деленная на концентрацию атомов кремния, которая составляет 5·1022 см-3). Формулы (1) и (2) взяты из работы (М.Н. Brodsky, Manuel Cardona, J.J. Cuomo, «Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering», Phys. Rev. B, 1977, v.16, n.8, p.p.3556-3571). Однако в цитируемой работе не были определены коэффициенты BSi-H и BSi-H2, которые являются отношением сечения КРС на связях Si-H к сечению КРС на связях Si-Si и сечения КРС на связях Si-Н2 к сечению КРС Si-Si, соответственно. Используя данные КРС для более чем 20 образцов с известной концентрацией водорода в Si-H и Si-H2 связях, были найдены эти коэффициенты, которые составляют BSi-H=0,65±0,06 и BSi-H2=0,25±0,02.

Таким образом, экспериментально определив соотношения ISi-H к ISi-Si и ISi-H2 к ISi-Si из спектров КРС можно, решив систему линейных уравнений (1) и (2), определить относительную концентрация водорода в Si-H связях (α) и относительную концентрацию водорода в Si-H2 связях (β).

Для краткости переобозначим экспериментально определяемые отношения сечений КРС в формулах (1) и (2) как: и , тогда:

С учетом найденных нами коэффициентов получаем:

Таким образом, можно не только определить концентрацию водорода, но и определить в каком состоянии он находится в слоях аморфного кремния. Это важно, так как оптимальное состояние водорода для слоев, использующихся в фотоприемниках на основе аморфного кремния, это положение в Si-H связях, а не Si-H2 связях.

Приведенные определения получены для случая использования линейной поляризации падающего на образец с тестируемым материалом излучения. Для выбора другой поляризации выведенные выражения для контроля водорода будут отличаться.

В качестве сведений, подтверждающих возможность осуществления способа с достижением технического результата, приводим нижеследующие примеры, в которых в качестве тестируемого материала берут аморфный кремний.

Пример 1.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 5%, толщиной 1000 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 514,5 нм - излучение аргонового лазера второй гармоники, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 2.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 10%, толщиной 700 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 488 нм - излучение аргонового лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 3.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемьм материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 5%, толщиной 1000 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 633 нм - излучение гелий-неонового лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 4.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку стекла, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 5%, толщиной 1000 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 400 нм - титан-сапфирового лазера второй гармоники, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

Пример 5.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку кремния, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 50%, толщиной 30 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 800 нм - излучение титан-сапфирового лазера первой гармоники, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 15.

Пример 6.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 25%, толщиной 300 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 514 нм - излучение аргонового лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 20.

Пример 7.

При измерении для контроля водорода в твердотельном материале в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр. Регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода. Регистрацию осуществляют при комнатной температуре.

В качестве образца с тестируемым материалом берут подложку кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода 35%, толщиной 80 нм, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1, соответственно, колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала (кремния) и водорода Si-H.

При регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом (кремнием) и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала (кремния), а отраженного тестируемым материалом (кремнием) излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния (см. Фиг.1). В качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения. Используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны 442 нм - излучение гелий-кадмиевого лазера, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света, равное 10.

1. Способ измерения для контроля водорода в твердотельном материале, заключающийся в том, что в отношении образца с тестируемым материалом регистрируют оптический спектр, отличающийся тем, что регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода.

2. Способ измерения по п.1, отличающийся тем, что при регистрации спектра когерентное излучение направляют на полупрозрачное зеркало, которое располагают между образцом с тестируемым материалом и спектрометром под углом, с возможностью подачи излучения от зеркала на образец в направлении нормали к поверхности тестируемого материала, а отраженного тестируемым материалом излучения - на спектрометр комбинационного рассеяния.

3. Способ измерения по п.2, отличающийся тем, что в качестве когерентного излучения используют излучение лазера видимого диапазона в непрерывном режиме, причем падающее излучение лазера линейно поляризовано, а поляризация рассеянного света такая же, как и поляризация падающего излучения.

4. Способ измерения по п.3, отличающийся тем, что используют излучение лазера видимого диапазона с длиной волны от 400 до 800 нм включительно, с мощностью, обеспечивающей отношение сигнал к шуму в спектрах комбинационного рассеяния света от 10 и более.

5. Способ измерения по п.1, отличающийся тем, что в качестве образца с тестируемым материалом берут подложку, на подложку наносят тестируемый материал - слой аморфного кремния a-Si:H с содержанием атомного водорода от 5 до 50% включительно, толщиной от 30 до 1000 нм включительно, регистрируют спектр комбинационного рассеяния света в геометрии обратного рассеяния в диапазоне от 200 до 550 см-1 и от 1900 до 2200 см-1 включительно, соответственно, частот колебаний связей между атомами тестируемого твердотельного материала Si-Si и связей между атомами тестируемого твердотельного материала и водорода Si-H, подложку берут из стекла или кремния, в составе которой выполнен слой диоксида кремния.



 

Похожие патенты:

Способ включает воздействие на кристалл исходного импульсного поляризованного немонохроматического излучения коротковолнового инфракрасного диапазона для получения исходного импульсного поляризованного излучения коротковолнового инфракрасного диапазона и импульсного поляризованного излучения гармоники видимого диапазона, выделение импульсного поляризованного излучения гармоники видимого диапазона, преобразование его в электрический сигнал, получение зависимости амплитуды электрического сигнала от длины волны импульсного поляризованного монохроматического излучения второй и суммарной гармоник, определение из нее длины волны 90-градусного синхронизма, по значению которого определяют мольное содержание Li2O в монокристалле LiNbO3.

Изобретение относится к контрольно-испытательному оборудованию изделий электронной техники, а именно к устройствам для сортировки на группы по вольт-амперным характеристикам (ВАХ) фотопреобразователей (ФП) в спутниках, и может быть использовано при производстве фотоэлектрических панелей.
Изобретение относится к различным технологическим процессам, а именно к контролю электрических свойств алмазных пластин на промежуточных стадиях технологического процесса изготовления алмазных детекторов ионизирующих излучений.

Изобретение относится к тестированию матричных БИС считывания и может быть использовано для определения координат скрытых дефектов типа утечек сток-исток, которые невозможно обнаружить до стыковки кристаллов БИС считывания и матрицы фоточувствительных элементов.

Изобретение относится к устройствам, используемым для климатических испытаний полупроводниковых приборов при одновременном измерении их электрических параметров.

Изобретение относится к способу выявления наличия дефектов в светодиодной структуре. Способ контроля качества светодиодной структуры заключается в регистрации излучения светодиодной структуры, обработке излучения для получения характеристик светодиодной структуры, на основе которых судят о качестве светодиодной структуры, при этом для каждой светодиодной структуры из партии изделий регистрируют спектр электролюминесценции, проводят построение зарегистрированного спектра в полулогарифмическом масштабе, разделяют коротковолновую область полученного спектра на участки, которые аппроксимируют определенной зависимостью, и выбирают аппроксимированные участки с максимальным и минимальным наклоном, определяют максимальную и минимальную температуры светодиодной структуры на выбранных участках, вычисляют среднее значение разницы температур, проводят сравнение значения разницы температур для каждой светодиодной структуры со средним, если значение разницы температур больше среднего, делают вывод о низком качестве структуры.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Технический результат - расширение функциональных возможностей одновременного определения электропроводности и толщины полупроводниковых пластин и электропроводности и толщины тонких полупроводниковых эпитаксиальных слоев в структурах «полупроводниковый слой - полупроводниковая подложка».

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к неразрушающим методам контроля структурного совершенства эпитаксиальных слоев кремния, выращенных на диэлектрических подложках, и может быть использовано в технологии микроэлектроники для контроля качества эпитаксиальных слоев кремния в структурах «кремний на сапфире» (КНС).

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для увеличения выхода годных при изготовлении высокоплотных электронных модулей. Сущность способа заключается в том, что при изготовлении высокоплотных электронных модулей на основе формирования встроенных пассивных элементов, прямого монтажа активных элементов (чипов) и послойного формирования межсоединений до изготовления и монтажа электронных модулей разрабатывают видоизменение схемы, которое предназначено только для ее тестируемости, а за счет технологических операций после формирования пассивных и монтажа активных элементов и перед формированием межсоединений проводят многофункциональный зондовый контроль работоспособности каждого элемента.

Изобретение относится к области испытаний сложно-функциональной аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что используют трехпараметрическое распределение Вейбулла или доверительный интервал, внутренние границы которого (U - нижняя и V - верхняя) получают на основе обработки экспериментальных данных по облучению выборки размером n, внешние границы (U - нижняя и V - верхняя) задают из общих физических представлений, определяющими из которых является уровень отсутствия наблюдаемых критических изменений и незначительное, на 20-30%, превышение требований по стойкости объектов к воздействию ИИ, в выбранных границах (U, V) вводят экспериментально полученную интегральную функцию распределения нижних допустимых уровней стойкости к различным видам ИИ, определяют скорость изменения вероятности параметрических или функциональных отказов (интенсивность изменения параметрического ресурса), затем строят семейство графиков зависимости функции распределения F(U, x) от различных видов ионизирующих излучений (флюенса нейтронов (Fn); мощности дозы гамма-рентгеновского излучения (Pγ-X-Rey); полной поглощенной дозы (Dγ-X-Ray); флюенса тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) Фион; величины линейных потерь энергии (LET) (для аппаратуры, размещаемой на космическом аппарате (КА) и т.п.) при фиксированных значениях , по построенным графикам определяют уровень радиационной нагрузки , при котором вероятность отказа прибора составляет FCRIT, или ресурс сохранения работоспособности RСОХР=1-FCRIT.

Изобретение относится к области оптического анализа состава вещества по спектрам рамановского рассеяния и люминесценции и касается спектрально-селективного портативного раман-люминесцентного анализатора.

Изобретение относится к области оптически активных сенсорных технологий, предназначенных для детектирования молекул газов или жидкостей, в том числе токсичных и взрывчатых веществ.

Система может быть использована при исследовании свойств газовых сред, в том числе, с химическими реакциями, в малых объемах, методами спектроскопии рассеяния или поглощения света.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для анализа состава многокомпонентных газовых сред. Облучают анализируемую газовую среду лазерным линейно-поляризованным монохроматическим излучением и последовательно регистрируют два спектра комбинационного рассеяния света J||(2) и J⊥(λ).

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для увеличения интенсивности сигнала комбинационного рассеяния света (КРС) путем более эффективного использования возбуждающего лазерного луча и может использоваться в газовых раман-спектрометрах.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения микроколичеств различных металлов в растворах (питьевой, сточной воде и промышленных отходах).

Изобретение относится к методам исследования количественно-качественного состава различных смесей. .

Изобретение относится к области обогащения и сортировки полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении алмазосодержащих руд и сортировке алмазов по качественным характеристикам.

Изобретение направлено на способ идентификации микроорганизмов из тестируемого образца гемокультуры. Способ предусматривает получение тестируемого образца, селективный лизис и растворение клеток, не являющихся микроорганизмами, тестируемого образца, наслаивание полученного лизата на плотностной буфер в герметичном контейнере и дальнейшее центрифугирование. Плотностный буфер имеет однородную плотность от примерно 1,025 г/мл до примерно 1,120 г/мл. При этом микроорганизмы, проходя через указанный буфер, формируют осадок на дне контейнера. Осадок исследуют с использованием рамановской спектроскопии, что позволяет идентифицировать микроорганизм на уровне рода или вида. Изобретение позволяет идентифицировать микроорганизмы из клинических образцов менее чем за 120 мин. 12 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 пр.
Наверх