Способ определения толщины, электропроводности, эффективной массы, коэффициентов рассеяния носителей заряда, концентрации и энергии активации легирующей примеси полупроводникового слоя

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для определения электрофизических параметров слоя полупроводника на поверхности диэлектрика и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле свойств полупроводниковых слоев. Технический результат изобретения заключается в снижение трудоемкости и времени определения параметров полупроводника за счет уменьшения количества проводимых измерений. Cпособ определения параметров полупроводникового слоя в измеряемой структуре диэлектрик-полупроводниковый слой включает облучение структуры электромагнитным излучением СВЧ-диапазона, измерение спектра отражения излучения от структуры в выбранном частотном диапазоне при ряде различных значений температур, определение толщины dnn и электропроводности σ полупроводникового слоя при температуре Т3, для которой характерно преимущественное рассеяние носителей заряда на фононах, в результате решения обратной задачи, согласно решению при известном dnn определяют σ в диапазоне температур от значения T1, для которого характерно изменение электропроводности за счет ионизации примеси, до значения, для которого характерно преимущественное рассеяние носителей заряда на фононах, определяют температуру Т0 полной ионизации примесей, при которой σ принимает максимальное значение, для определения искомых параметров определяют диапазон физически значимых температур, серединой которого является значение температуры Т0, а минимальным значением – Т1, затем по зависимости σ(T) в диапазоне физически значимых температур, решая обратную задачу с использованием теоретической зависимости σ(T, ΔW, m*, N, b1), находят энергию активации ΔW, эффективную массу носителей заряда m*, концентрацию примесных центров N, параметр b1, определяющий коэффициент рассеяния на ионах примеси, затем при известных ΔW, m*, N, b1 вычисляют зависимость коэффициента рассеяния носителей заряда на фононах a(T) и коэффициент рассеяния носителей заряда на ионах b. 3 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для определения электрофизических параметров слоя полупроводника на поверхности диэлектрика и может найти применение в различных отраслях промышленности при контроле свойств полупроводниковых слоев.

Для определения электрофизических параметров диэлектрических и полупроводниковых материалов и структур можно использовать результаты измерений спектров отражения, взаимодействующего с ними, сверхвысокочастотного излучения при условии, что известно их теоретическое описание. Одновременное определение параметров полупроводниковых слоев, таких как электропроводность и толщина полупроводникового образца, энергия активации и концентрация примесных центров, эффективная масса и коэффициенты рассеяния носителей заряда, на современном уровне развития техники не представляется возможным ввиду того, что при различных сочетаниях значений указанных параметров может наблюдаться одинаковая частотная зависимость коэффициента отражения сверхвысокочастотного излучения.

Известен способ определения свойств контролируемого материала с использованием двухэлектродных или трехэлектродных емкостных преобразователей (А.В. Бугров. Высокочастотные емкостные преобразователи и приборы контроля качества. – М.: Машиностроение, 1982, стр.44). В общем случае, свойства преобразователя зависят как от размеров, конфигурации и взаимного расположения электродов, так и от формы, электрофизических свойств контролируемого материала и его расположения по отношению к электродам.

Недостатками данного способа являются:

- невозможность быстродействующего сканирования больших поверхностей;

- невозможность разделения возбудителя сканирующего поля и приемного устройства;

- необходимость специальных методов отстройки от зазора;

- не подходит для измерения толщины, электропроводности при пониженных температурах, эффективной массы, коэффициентов рассеяния носителей заряда, концентрации и энергии активации примесных центров.

Известен спектрофотометрический способ определения энергии активации полупроводников. Спектрофотометрический способ основан на регистрации поглощения квантов света при стимуляции переходов электронов c примесного уровня в зону проводимости (Ж. Панков. Оптические процессы в полупроводниках. - М.: Мир, 1973).

Недостатками данного способа являются:

- малая разрешающая способность при определении энергии активации примеси;

- не подходит для измерения толщины, электропроводности, эффективной массы, коэффициентов рассеяния носителей заряда и концентрации примесных центров.

Известен метод определения эффективной массы носителей заряда, основанный на эффекте Фарадея (Л.П. Павлов. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов.– М.: Высш. шк., 1987, cтр.219). Метод заключается в измерении угла Фарадея после прохождения линейно поляризованного электромагнитного излучения через слой исследуемого материала, помещенного в магнитное поле, и расчете эффективной массы носителей заряда по результатам измерений.

Недостатками данного способа являются:

- сложность интерпретации результатов для образцов p-типа;

- необходимость знания концентрации носителей заряда и коэффициента преломления;

- не подходит для измерения толщины, электропроводности, коэффициентов рассеяния носителей заряда, концентрации и энергии активации примесных центров.

Известен способ определения электрофизических параметров полупроводников, заключающийся в том, что контролируемую полупроводниковую пластину помещают между двумя проводящими обкладками, одна из которых прозрачна для электромагнитного излучения, неравновесную разность потенциалов на барьерном переходе создают путем облучения полупроводниковой пластины через прозрачную обкладку электромагнитным излучением и генерации фото ЭДС. Полупроводник облучают прямоугольными импульсами электромагнитного излучения фиксированной интенсивности, а значения параметров релаксационных процессов рассчитывают по значениям параметров импульсов напряжения на проводящих обкладках. Анализируя параметры релаксационных процессов, определяют концентрацию примесных центров и энергию их активации (патент РФ №2080611, МПК G01R 31/26).

Недостатками данного способа являются:

- данный метод имеет низкую точность в связи с тем, что является контактным;

- не подходит для измерения толщины, электропроводности, эффективной массы и коэффициентов рассеяния носителей заряда.

За прототип принят способ определения электропроводности и толщины полупроводниковых слоев, включающий облучение структуры излучением СВЧ-диапазона, измерение спектра отражения (зависимости коэффициента отражения от частоты электромагнитного излучения) от измеряемой структуры в выбранном СВЧ-диапазоне при двух значениях температуры и определение по полученным зависимостям, в результате решения обратной задачи, искомых параметров (патент РФ № 2439541, МПК G01N 22/00).

Данный способ не подходит для определения эффективной массы, коэффициентов рассеяния носителей заряда, энергии активации и концентрации примесных центров в полупроводнике.

Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей: одновременного определения энергии активации QUOTE , концентрации акцепторной QUOTE или донорной QUOTE примеси, эффективной массы QUOTE , температурной зависимости коэффициента рассеяния носителей заряда на ионах a(T) и коэффициента рассеяния носителей заряда на фононах b.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в снижение трудоемкости и времени определения параметров полупроводника за счет уменьшения количества проводимых измерений.

Указанный технический результат достигается тем, что способ определения параметров полупроводникового слоя в измеряемой структуре диэлектрик-полупроводниковый слой включает облучение структуры электромагнитным излучением СВЧ-диапазона, измерение спектра отражения излучения от структуры в выбранном частотном диапазоне при ряде различных значений температур, определение толщины dnn и электропроводности σ полупроводникового слоя при температуре Т3, для которой характерно преимущественное рассеяние носителей заряда на фононах, в результате решения обратной задачи, согласно решению при известном dnn определяют σ в диапазоне температур от значения T1, для которого характерно изменение электропроводности за счет ионизации примеси, до значения, для которого характерно преимущественное рассеяние носителей заряда на фононах, определяют температуру Т0 полной ионизации примесей, при которой σ принимает максимальное значение, для определения искомых параметров определяют диапазон физически значимых температур, серединой которого является значение температуры Т0, а минимальным значением – Т1, затем по зависимости σ(T) в диапазоне физически значимых температур, решая обратную задачу с использованием теоретической зависимости σ(T, ΔW, m*, N, b1), находят энергию активации ΔW, эффективную массу носителей заряда m*, концентрацию примесных центров N, параметр b1, определяющий коэффициент рассеяния на ионах примеси, затем при известных ΔW, m*, N, b1 вычисляют зависимость коэффициента рассеяния носителей заряда на фононах a(T) и коэффициент рассеяния носителей заряда на ионах b.

Изобретение поясняется чертежами, где на Фиг. 1 представлена схема установки для измерения частотной зависимости коэффициента отражения электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона от измеряемой структуры диэлектрик-полупроводник; на Фиг. 2 – зависимости коэффициента отражения электромагнитного излучения от образца p-типа сверхвысокочастотного диапазона от измеряемой структуры диэлектрик-полупроводник при различных значениях температуры, на Фиг. 3 – экспериментальная и расчетная температурные зависимости электропроводности образца p-типа.

Позициями на чертежах обозначены:

1 — генератор качающейся частоты;

2 — коаксиально-волноводный преобразователь;

3 — волновод;

4 — вентиль;

5 — слой диэлектрика в составе исследуемой структуры;

6 — слой полупроводника в составе исследуемой структуры;

7 — согласованная нагрузка;

8 — направленные ответвители;

9 — детекторы;

10 — индикатор коэффициента стоячей волны по напряжению и ослабления;

11 — аналогово-цифровой преобразователь;

12 — компьютер;

13 — зависимость коэффициента отражения электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона от измеряемой структуры диэлектрик-полупроводник p-типа при температуре 123 К;

14 — зависимость коэффициента отражения электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона от измеряемой структуры диэлектрик-полупроводник p-типа при температуре 133 К;

15 — нижняя граница физически значимого диапазона температур (Т1), используемого при определении параметров образца p-типа;

16 — температура полной ионизации примеси (Т0);

17 — верхняя граница физически значимого диапазона температур, используемого при определении параметров образца p-типа;

18 — температурная зависимость электропроводности образца p-типа, полученная расчетным путем;

19 — экспериментально определенная температурная зависимость электропроводности образца p-типа.

Теоретическое обоснование

Коэффициент рассеяния носителей заряда на ионах примеси b и зависящий от температуры коэффициент рассеяния носителей заряда на фононах a(T) определяют подвижность носителей заряда по формуле:

QUOTE (1)

Формула (1) получена путем подстановки в известную формулу для двух механизмов рассеяния (Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников: Учеб. пособие для вузов. - 2-е издание., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984, 352с., ил.):

QUOTE (2)

зависимостей, определяющих подвижности носителей заряда при рассеянии на фононах ( QUOTE ) и на ионизованных атомах примеси ( QUOTE ) (Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников: Учеб. пособие для вузов. - 2-е издание., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984, 352с., ил.):

QUOTE , (3)

где QUOTE – заряд электрона, QUOTE – приведенная постоянная Планка, QUOTE – упругая постоянная кристалла при продольных колебаниях, QUOTE – приведенная энергия рассеиваемого электрона, QUOTE – константа деформации потенциала, характеризующая сдвиг края разрешенной зоны при однородной деформации кристалла (Скворцов А.А., Литвиненко О.В., Орлов А.М. Определение констант деформационного потенциала n-Si, p-Si по концентрационному ангармонизму. Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1), QUOTE эффективная масса носителей заряда ( QUOTE – для образцов p-типа, и QUOTE – для образцов n-типа), QUOTE постоянная Больцмана,

QUOTE , (4)

где QUOTE – диэлектрическая проницаемость решетки,

QUOTE , QUOTE ,

QUOTE – концентрация носителей заряда, N QUOTE концентрация примеси ( QUOTE – для образцов p-типа, и QUOTE – для образцов n-типа), QUOTE – эффективная плотность состояний в валентной зоне ( QUOTE ) для образца p-типа или эффективная плотность состояний в зоне проводимости ( QUOTE ) для образца n-типа, QUOTE – энергия активации примеси, и путем введения следующих замен:

QUOTE , (5)

QUOTE . (6)

Согласно заявляемому способу определения параметров полупроводникового слоя, исследуемую структуру облучают электромагнитным излучением СВЧ-диапазона и измеряют спектр отражения излучения от структуры в выбранном частотном диапазоне при ряде различных значений температуры. Определяют толщину QUOTE и электропроводность σ полупроводникового слоя в результате решения обратной задачи по полученным зависимостям. Обратную задачу решают, например, путем нахождения минимума функции невязок, являющейся суммой квадратов разностей измеренных и рассчитанных значений коэффициента отражения при двух значениях температуры

QUOTE , (7)

где QUOTE и QUOTE – значения температуры, QUOTE – частота излучения, QUOTE и QUOTE – электропроводности полупроводника при температурах QUOTE и QUOTE , причем QUOTE , - номера измерений на частоте , QUOTE – рассчитанные значения коэффициента отражения СВЧ-излучения, и QUOTE и QUOTE – экспериментально полученные значения коэффициента отражения для измерений на частоте при температурах QUOTE и QUOTE . Проводят измерение температурной зависимости электропроводности, находя минимальные значения функции невязок

QUOTE , (8)

при различных значениях температуры и определенном ранее значении QUOTE . По температурной зависимости электропроводности определяют диапазон физически значимых температур для определения искомых параметров. Затем, в диапазоне физически значимых температур, с помощью итерационных методов на ЭВМ определяют значения эффективной массы носителей заряда QUOTE ; параметра QUOTE , определяющего коэффициент рассеяния носителей заряда на акустических колебаниях решетки b по формуле QUOTE ); концентрации акцепторной ( QUOTE ) или донорной ( QUOTE ) примеси и энергии активации QUOTE легирующей примеси, путем нахождения минимума функции невязок:

для образцов p-типа –

QUOTE ,

для образцов n-типа – (9)

QUOTE .

Затем, используя значения известных постоянных и определенных ранее параметров, находят температурную зависимость коэффициента рассеяния носителей заряда на ионизованных атомах а(Т) и значение коэффициента рассеяния носителей заряда на акустических колебаниях решетки b по формулам (5) и (6) соответственно.

Осуществление способа

Исследуемый образец и диэлектрик помещаются в волновод измерительной установки в соответствии со схемой (Фиг.1), полностью заполняя его поперечное сечение. Толщина и тип диэлектрика подбираются таким образом, чтобы минимум коэффициента отражения находился в диапазоне частот, в котором проводятся измерения. Добавление в структуру слоя диэлектрика с известными параметрами позволяет реализовать наличие минимума на частотной зависимости коэффициента отражения и тем самым повысить чувствительность метода измерений.

Проводят измерения спектра отражения СВЧ-излучения от исследуемой структуры при различных значениях температуры, от низких (например, азотных) до комнатной. Количество измерений должно быть достаточным для дальнейшего построения температурной зависимости электропроводности (в экспериментальном исследовании измерения проводились в диапазоне температур от 123 до 298 К с шагом 5 К), а значение самой низкой температуры должно быть в диапазоне, для которого характерно изменение электропроводности за счет ионизации примеси.

Используя измеренные частотные зависимости коэффициента отражения при близких к комнатной температурах QUOTE и QUOTE (в экспериментальном исследовании QUOTE , QUOTE ), определяют значение толщины и электропроводности при этих температурах, используя метод наименьших квадратов. При реализации метода определяют такие пары параметров QUOTE и QUOTE , при которых функция «невязок» (7) становится минимальной. Так как при температурах, близких к комнатной, преобладающим является механизм рассеяния на фононах, то при изменении температуры в расчетных соотношениях использовали выражение (Усанов Д.А. Определение толщины, электропроводности и энергии активации примеси полупроводниковых слоев по спектру отражения СВЧ-излучения / Д.А. Усанов, А.Э. Постельга // Дефектоскопия. - 2014. - N 5. - с. 60-68)

QUOTE .

Соотношение, определяющее коэффициент отражения от двухслойной структуры, имеет вид:

, (10)

где – постоянная распространения в пустой части волновода, – в заполненной полупроводником, а – в заполненной диэлектриком; а – размер широкой стенки волновода; ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные; ε*=ε'–i⋅εʺ и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, заполняющей поперечное сечение волновода; ε'=εL – действительная, и εʺ=σ/(ω·ε0) – мнимая части диэлектрической проницаемости, σ – электропроводность полупроводникового слоя.

Для нахождения глобального минимума функции (7) решают систему уравнений, определяемую из условия равенства нулю производных функции невязок по неизвестным параметрам:

QUOTE (11)

Используя численные итерационные методы с помощью ЭВМ, в предполагаемом диапазоне значений искомых параметров проводят перебор всех их возможных значений с шагом, определяемым требуемой точностью, после чего диапазон сужается, а шаг уменьшается и т.д. В результате, можно однозначно определить искомые толщину и электропроводность полупроводника.

Определяют температурную зависимость электропроводности QUOTE , рассчитав значение QUOTE для каждой температуры QUOTE . Расчет проводится путем решения уравнения QUOTE при определенной ранее толщине QUOTE . Толщина образца изменяется по закону:

Δd=α·ΔT·d0,

где Δd – абсолютное изменение толщины, α – коэффициент линейного расширения, ΔT – изменение температуры, d0 – начальная толщина. При исходной толщине слоев кремния 410 и 360 мкм абсолютное изменение толщины при изменении температуры на 10 К составляет 9,6 нм и 8,4 нм соответственно, а абсолютное изменение толщины слоя фторопласта при его начальной толщине 3 см составляет 3 мкм. Поэтому пренебрежение зависимостью толщин слоев от температуры является вполне обоснованным.

Известно соотношение, определяющее электропроводность полупроводников (Фистуль В.И. Введение в физику полупроводников: Учеб. пособие для вузов. – 2-е издание., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1984. - 352с., ил.):

QUOTE (12)

Так как в рассматриваемом диапазоне температур преобладающими являются механизмы рассеяния носителей заряда на фононах и на ионах примеси, то подвижность носителей заряда будет определяться соотношением вида (1).

Для нахождения значений эффективной массы носителей заряда QUOTE , параметра QUOTE , концентрации акцепторной ( QUOTE ) или донорной ( QUOTE ) примеси и энергии активации QUOTE легирующей примеси может быть также применен метод наименьших квадратов, при котором находится такой набор искомых параметров, при котором функция невязок вида (9) принимает минимальное значение. Перед применением метода наименьших квадратов необходимо определить диапазон физически значимых температур для определения искомых параметров. Правильный выбор диапазона температур обеспечивает равную чувствительность функции невязок к изменению значений параметров, определяющих ее. Проведенный модельный эксперимент показал, что функция невязок наиболее чувствительна к изменению энергии активации в области ионизации примеси, а к изменениям концентрации примеси ( QUOTE ), эффективной массы носителей заряда QUOTE или параметра QUOTE в области насыщения примеси и при температуре ее полной ионизации. В связи с этим, следует выбирать диапазон физически значимых температур так, чтобы его средним значением было значение температуры полной ионизации примеси Т0 (температура, при которой достигается максимальное значение электропроводности), а крайними – значения температур, равноудаленные от температуры полной ионизации примеси в области пониженных и повышенных температур. Для нахождения глобального минимума функции невязок в области физически значимых температур решается система уравнений, определяемых из условия равенства нулю частной производной функции невязок по неизвестному параметру:

для образцов p-типа –

QUOTE

для образцов n-типа – (13)

QUOTE

Используя численные итерационные методы с помощью ЭВМ, в предполагаемом диапазоне значений искомых параметров проводят перебор всех их возможных значений с шагом, определяемым требуемой точностью, после чего диапазон сужается, а шаг уменьшается и т.д. В результате, можно однозначно определить искомые параметры полупроводника.

Значение коэффициента рассеяния на фононах b и температурную зависимость коэффициента рассеяния на ионах примеси QUOTE определяют подставив значения известных констант и определенных ранее параметров в формулы (6) и (5) соответственно.

Для оценки погрешности используемого метода измерений был проведен компьютерный эксперимент, для чего была смоделирована система, используемая в измерениях, включающая в себя измеряемую структуру.

При искусственно заданной погрешности в определении QUOTE в пределах QUOTE погрешность в определении электропроводности и толщины составила не более QUOTE , а коэффициентов рассеяния, эффективной массы, энергии активации примеси и ее концентрации не более QUOTE при использовании 200 значений QUOTE .

Пример 1

Исследования проводились на установке, схема которой приведена на Фиг. 1. СВЧ излучение от генератора качающейся частоты 1 панорамного измерителя КСВН и ослабления направлялось через коаксиально-волноводный преобразователь в волновод 3 через вентиль 4 на структуру, полностью заполняющую поперечное сечение волновода, включающую в себя диэлектрический слой 5 и полупроводниковый слой 6, параметры которого необходимо определить. Отраженное от измеряемой структуры электромагнитное излучение через направленный ответвитель 8 поступало на детектор 9, сигнал с которого поступал на индикаторный блок 10 и через АЦП 11 в компьютер 12 для анализа.

В качестве исследуемого образца использовался кремний, легированный бором, со следующими параметрами:

- энергия активации QUOTE (Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: «Наука», главная редакция физико-математической литературы, 1979. – 358 с.);

- толщина QUOTE мкм;

- эффективная масса дырок QUOTE (Бонч-Бруевич В.Л., Калашников К.Г. Физика полупроводников. - М.: Наука, 1977, 672 с.);

- концентрация примеси QUOTE ;

значения коэффициентов рассеяния:

QUOTE при температуре 298 К;

QUOTE ,

а в качестве диэлектрика был выбран фторопласт. Температуру изменяли с применением жидкого азота и регистрировали с помощью термопары. Диапазон физически значимых температур: 123-163 К.

В результате решения обратной задачи были найдены следующие значения искомых параметров:

- толщина полупроводникового образца QUOTE мкм;

- энергия активации бора в кремнии QUOTE ;

- эффективная масса дырок QUOTE , где QUOTE – масса свободного электрона;

- электропроводность при температуре 123 К QUOTE 652 QUOTE ;

- электропроводность при температуре 298 К QUOTE ;

- концентрация примеси бора QUOTE ;

- коэффициент рассеяния QUOTE при температуре 298 К,

- коэффициент рассеяния QUOTE ,

что в пределах погрешности соответствует результатам независимых измерений толщины с помощью микрометра; табличным значениям энергии активации бора в кремнии и эффективной массы дырок; результатам решения обратной однопараметровой задачи по нахождению электропроводности при известных остальных параметрах; результатам измерения концентрации примеси методом плазменного резонанса и расчетным значениям коэффициентов рассеяния.

Пример 2

Исследования проводились на установке, схема которой приведена на Фиг. 1 (см. Пример 1), но в качестве исследуемого образца использовался кремний, легированный сурьмой со следующими параметрами:

- энергия активации ΔWSb = 0,043 эВ (Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Электронные свойства легированных полупроводников. М.: «Наука», главная редакция физико-математической литературы, 1979. – 358 с.);

- толщина QUOTE мкм;

- эффективная масса электронов QUOTE (Бонч-Бруевич В.Л., Калашников К.Г. Физика полупроводников. - М.: Наука, 1977, 672 с.);

- концентрация примеси QUOTE ;

значения коэффициентов рассеяния:

- QUOTE при температуре 298 К;

- QUOTE .

В результате решения обратной задачи были найдены следующие значения искомых параметров:

- толщина полупроводникового образца QUOTE мкм;

- энергия активации сурьмы в кремнии QUOTE ;

- эффективная масса электронов QUOTE , где QUOTE – масса свободного электрона;

- электропроводность при температуре 126 К QUOTE ;

- электропроводность при температуре 298 К QUOTE ;

- концентрация примеси сурьмы QUOTE ;

- коэффициент рассеяния QUOTE ;

- коэффициент рассеяния QUOTE при температуре 298 К,

что в пределах погрешности соответствует результатам независимых измерений толщины с помощью микрометра; табличным значениям энергии активации сурьмы в кремнии и эффективной массы электронов; результатам решения обратной однопараметровой задачи по нахождению электропроводности при известных остальных параметрах; результатам измерения концентрации примеси методом плазменного резонанса и расчетным значениям коэффициентов рассеяния.

Способ определения параметров полупроводникового слоя в измеряемой структуре диэлектрик-полупроводниковый слой, включающий облучение структуры электромагнитным излучением СВЧ-диапазона, измерение спектра отражения излучения от структуры в выбранном частотном диапазоне при ряде различных значений температур, определение толщины dnn и электропроводности σ полупроводникового слоя при температуре Т3, для которой характерно преимущественное рассеяние носителей заряда на фононах, в результате решения обратной задачи, отличающийся тем, что при известном dnn определяют σ в диапазоне температур от значения T1, для которого характерно изменение электропроводности за счет ионизации примеси, до значения, для которого характерно преимущественное рассеяние носителей заряда на фононах, определяют температуру Т0 полной ионизации примесей, при которой σ принимает максимальное значение, для определения искомых параметров определяют диапазон физически значимых температур, серединой которого является значение температуры Т0, а минимальным значением – Т1, затем по зависимости σ(T) в диапазоне физически значимых температур, решая обратную задачу с использованием теоретической зависимости σ(T, ΔW, m*, N, b1), находят энергию активации ΔW, эффективную массу носителей заряда m*, концентрацию примесных центров N, параметр b1, определяющий коэффициент рассеяния на ионах примеси, затем при известных ΔW, m*, N, b1 вычисляют зависимость коэффициента рассеяния носителей заряда на фононах a(T) и коэффициент рассеяния носителей заряда на ионах b.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для измерения электрофизических параметров полупроводниковых монокристаллических пластин, автоэпитаксиальных и гетероэпитаксиальных структур, а также структур типа полупроводника на изоляторе.

Изобретение относится к технологии контроля качества полупроводниковых гетероструктур с квантовыми точками и может быть использовано для обнаружения глубоких дефектов, создаваемых слоем квантовых точек InAs в матрице GaAs.

Изобретение относится к технике измерения предельных параметров мощных биполярных транзисторов и может использоваться на входном и выходном контроле их качества.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для визуализации электрических микронеоднородностей технологического происхождения: дислокаций, пор, преципитатов и т.д.

Изобретение относится к области контроля полупроводниковых устройств. Способ оценки качества гетероструктуры полупроводникового лазера включает воздействие на волноводный слой гетероструктуры полупроводникового лазера световым излучением, не испытывающим межзонное поглощение в его активной области, но поглощаемым на свободных носителях в волноводном и ограничительных слоях гетероструктуры, регистрацию величины интенсивности светового излучения, прошедшего через указанный слой при отсутствии тока накачки и при заданной величине тока накачки, определение величины внутренних оптических потерь по соответствующей формуле.

Изобретение относится к области оптоэлектронной техники и касается способа определения температурного распределения по поверхности светодиода. Способ включает в себя нанесение на поверхность светодиода пленки покровного материала, определение с помощью ИК тепловизионного микроскопа калибровочной зависимости излучаемого находящимся в нерабочем режиме светодиодом сигнала от температуры при внешнем нагреве, регистрацию с помощью ИК тепловизионного микроскопа излучаемого поверхностью светодиода в рабочем режиме сигнала и программную обработку полученных данных.

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способам измерения параметров наноструктур, и может быть использовано при определении электрофизических параметров конденсаторной структуры мемристора, характеризующих процесс формовки.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для бесконтактного неразрушающего определения диффузионной длины носителей заряда в полупроводниковых пластинах, в том числе покрытых прозрачным слоем диэлектрика.

Использование: для определения времени межуровневой релаксации электрона в полупроводниковых квантовых точках. Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый способ проводят в следующем порядке: измеряют спектры фоточувствительности в области поглощения квантовых точек диодных структур при различных температурах и/или напряжениях смещения на диодных структурах, по которым строят температурные и/или полевые зависимости фоточувствительности диодных структур, для всех величин температуры диодных структур и/или напряженности электрического поля в слое квантовых точек - параметров измерения указанной выше фоточувствительности и предполагаемого интервала величин времени межуровневой релаксации электрона τ32 получают температурные и/или полевые зависимости квантовой эффективности эмиссии η0 электронно-дырочных пар, после чего сравнивают логарифмы полученных величин квантовой эффективности эмиссии η0 и η1 с логарифмами построенных величин нормированной фоточувствительности диодных структур в области основного и первого возбужденного оптических переходов в квантовых точках во всем диапазоне указанных параметров измерения для каждой величины времени межуровневой релаксации электрона τ32 с выбранным шагом изменения этой величины в пределах предполагаемого интервала и по величине времени межуровневой релаксации электрона τ32, соответствующей минимальному расхождению сравниваемых величин, судят об искомом времени межуровневой релаксации электрона.

Изобретение относится к области инновационных технологий и может быть использовано для определения параметров кристаллов силленитов, определяющих эффективность перспективных технических систем, и их экспресс-характеризации методами диэлектрической спектроскопии.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения физических свойств веществ, являющихся компонентами трехкомпонентного вещества, неподвижного или транспортируемого по трубопроводу.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для высокоточного измерения физических свойств веществ, являющихся компонентами двухфазного вещества, неподвижного или транспортируемого по трубопроводу.

Изобретение относится к области противодействия терроризму и может быть использовано в системах защиты объектов. Способ обнаружения осколочных взрывных устройств основан на методе нелинейной радиолокации и включает облучение СВЧ электромагнитным зондирующим полем и регистрацию новых составляющих в спектре отраженного сигнала.

Предлагаемый способ относится к области электрических измерений и может применяться для контроля изменений интегрального состава вещества в химической промышленности, добывающей промышленности, в системах контроля отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, либо в аналогичных комплексных системах, где крайне важна задача мониторинга изменения интегрального состава вещества, находящегося в любом агрегатном состоянии. Контроль изменений интегрального состава вещества основан на измерении изменений набега фазы микроволнового сигнала при его многократном распространении через объем контролируемого вещества.

Одной из главнейших задач обеспечения безопасности работ в угледобывающих шахтах является контроль содержания в рудничной атмосфере опасных газов и смесей, среди которых наибольшую угрозу представляют метан и угольная пыль. Предлагаемый способ относится к области электрических измерений и может применяться для контроля изменения состава интегральной газовой среды в угледобывающих шахтах, в системах контроля отработанных газов, которые выделяются вследствие промышленной деятельности человека, либо в аналогичных комплексных системах, где крайне важна задача мониторинга концентрации вторичных взрыво- и пожароопасных продуктов производства. Контроль изменений интегрального состава газовой среды основан на измерении изменений набега фаз микроволнового сигнала при его многократном распространении по замкнутой волноводной структуре, через которую также пропускают воздух их окружающей среды.

Способ определения процентного содержания воды в смеси диэлектрик-вода при изменении содержания воды в смеси в широких пределах относится к области электрических измерений неэлектрических величин и может быть использован для контроля содержания воды в жидких смесях типа диэлектрик-вода, например жидких углеводородах (нефть, масло, мазут и т.п.) или во влажных смесях (цементно-песочная смесь и т.п.).

Датчик перманентного контроля сердечного ритма шахтера относиться к области обеспечения безопасности работ в горной промышленности и может использоваться для перманентного контроля сердечного ритма всего персонала в шахтах, как во время выполнения ими плановых работ, так и при возникновение чрезвычайных ситуаций, повлекших изоляцию персонала шахты за/под завалом горной породы. Новым в датчике перманентного контроля сердечного ритма шахтера является размещение датчика внутри корпуса аккумуляторного блока шахтерского фонаря со стороны его широкой стенки, обращенной к телу шахтера и изготовление датчика в виде автодинного генератора, совмещенного с микрополосковой антенной и содержащего кроме того датчик тока, узкополосный усилитель инфразвуковой частоты, микроконтроллер со встроенным аналого-цифровым преобразователем и получатель информации о сердечном ритме шахтера. Автодинный генератор состоит из полевого транзистора, блокировочного конденсатора и микрополосковой антенной на диэлектрической подложке с экранирующей пластиной, который начинает генерировать колебания при подаче на сток транзистора напряжения постоянного тока.

Способ контроля изменений интегрального состава газовой среды относится к области электрических измерений и может быть использован в составе аналитическо-измерительных комплексов непрерывного контроля за параметрами атмосферы в замкнутых пространствах, в шахтах и тоннелях, а также в системах автоматического управления технологическими процессами, системах непрерывного экологического мониторинга и метеорологии. Преимущество данного способа измерения, по сравнению с другими способами измерения заключается в защищённости датчиков от пыли, влаги, паров, малом времени измерения и возможности проведения контроля изменений интегрального состава газовой среды на протяжённых трассах и в больших объёмах рабочих пространств.

Использование: для бесконтактного и дистанционного определения толщины плоских диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что одновременно излучают электромагнитные волны с частотой F1 и частотой в k раз выше kF1 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ1 между принимаемой волной с частотой kF1 и волной с частотой F1, предварительно умноженной на k, после этого одновременно излучают электромагнитные волны с другой частотой F2 и частотой в k раз выше kF2 в сторону поверхности диэлектрической пластины по нормали к ней, принимают отраженные волны, вычисляют разность фаз φ2 между принимаемой волной с частотой kF2 и волной с частотой F2, предварительно умноженной на k, толщину диэлектрической пластины определяют по фазам φ1 и φ2.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации и контроля насыпи железных дорог и автодорог. Влажность, загрязненность и толщину слоев насыпи определяют с помощью георадара.
Наверх