Способ измерения времени релаксации энергии носителей заряда в полупроводниках

 

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»857889 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.10.79 (21) 2832545/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл з

G 01 К 31/26

Государственный комнтет по делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 03.09.81 (53) УДК 621.382..2 (088.8) (72) Авторы изобретения

С. П. Ашмонтас и A. П. Олек с т::

Ордена трудоаого красного) знамени институт физики полупроводников АН Литовской CCP

$ .-г (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ РЕЛАКСАЦИИ

ЭНЕРГИИ НОСИТЕЛЕЛ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ т ЪКтв

"в- е)чая

Изобретение относится к измерению физических параметров полупроводников и может быть нспользовано для контроля полупроводниковых СВЧ приборов.

Феноменологическое время релаксации энергии носителей заряда 1е является основным параметром, определяющим чувствительность полупроводниковых датчиков

СВЧ мощности, ее частотную зависимость и т. д. Величина !.< зависит от различных факторов, в частности от степени легирования полупроводника. 10

Известен способ измерения времени релаксации энергии носителей заряда в полупроводниках, основанный на измерениях электрических параметров как на СВЧ, так и на постоянном токе, заключающийся в том, что создают специальные тестовые диодные структуры, содержащие п — и+ переход, пропускают через них постоянный ток и измеряют продольные и поперечные составляющие токов, по которым определяют параметры полупроводника.

Недостаток этого способа заключается в том, что он требует изготовления сложных тестовых структур.

Известен также способ, основанный на том, что в полупроводнике создают неоднородное электрическое поле с различными градиентами, один из которых является плавным, другой — резким. К образцу прикладывают напряжение в противоположных направлениях и по величине разности токов определяют параметры полупроводника (21.

Однако этот способ пригоден для измерения параметров однородных образцов и не может быть использован для структур, содержащих переходы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения времени релаксации энергии носителей заряда в полупроводниках, заключающийся в приложении к образцу напряжения заданной величины, разогревающего носители заряда, и измерении его сопротивления, из которого используя расчетную формулу находя время релаксации, 1й02 где (ко- -коэффициент нелинейности со2 противления образца;

857889

Формула изобретения

Составитель Ю. Брызгалов

Редактор О.Малец Техред A. Бойкас Корректор Е. Рошко

Заказ 7235/74 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 р,-сопротивление образца в области выполнения закона

ОМА; -длина образца; р — заряд электрона;

К- постоянная Больцмана;

Т - температура кристаллической решетки;

/ 4 — подвижность носителей заряда;

Я - показатель степенной зависимости времени релаксации импульса от энергии носителей заряда Тр®-с

U - -приложенное к образцу напря жение.

Недостатком известного способа являет- 15 ся низкая точность измерения 1. в области больших концентраций носителей заряда, когда S и „8 приближаются к нулю. При

$ = О данный способ вообгцем неприменим, так как „Д = О.

Цель изобретения — повышение точности измерений при расширении их диапазона в область больших концентраций носителей заряда.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения времени релак- 25 сации энергии носителей заряда в полупроводниках, содержащий и — и переход, включающему приложение к образцу напряжения заданной величины, разогревающего носители заряда, и измерение его сопротивления, к образцу прикладывают напряжение той же величины обратной полярности, измеряют его сопротивление, затем измеряют сопротивление образца при малом напряжении, когда не происходит разогрев носителей, и, используя полученные значения сопротивления и заданного напряжения, определяют искомый параметр.

Сущность предлагаемого способа измерения времени релаксации энергии носителей заряда в полупроводниках заключается в следующем.

Для точечного омического контакта полусферической формы радиусом гк,ккоторый образует с полупроводником и — и переход, величина времени релаксации энергии носителей заряда в полупроводнике может быть 45 определена из выражения

3 Р к и (2)

2. (" + о ) ) о о к в где Ь R — разность сопротивлений образца, измеренных при приложении к образцу

50 напряжения заданной величины U в прямом и обратном направлении, причем напряжение U должно быть достаточным для разогрева образца относительно температуры окружающей среды;

Ко — сопротивление образца, измеренное при малом приложенном напряжении, когда не происходит разогрев носителей (оно не зависит от полярности приложенного напряжения) .

Предлагаемый способ измерения 7< позволяет измерять время релаксации в сильнолегированных полупроводниках, для которых известные способы не применимы.

Приведенная расчетная формула (2) может быть использована и для расчета времени релаксации энергии носителей заряда в полупроводниках, содержащих п — п+ переход другой формы, если вместо радиуса контакта Тк ввести геометрические размеры конкретного образца.

Способ измерения времени релаксации энергии носителей заряда в полупроводниках, содержащий n — п переход, включающий приложение к образцу напряжения заданной величины, разогревающего носители заряда, и измерение его сопротивления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при расширении их диапазона в область больших концентраций носителей заряда, к образцу прикладывают напряжение той же величины обратной полярности, измеряют его сопротивление, затем измеряют сопротивление образца при малом напряжении, когда не происходит разогрев носителей, и, используя полученные значения сопротивлений и заданного напряжения, определяют искомый параметр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Elsaid Mohamed Н. at ос.«А method

Тот the characterization of р+ — n — и+

diodes using DC measurements» IEEE Traus, Electron Devices,1978, V. 25, № 12, р. 1365—

1368.

2. Авторское свидетельство СССР № 516976, кл. G 01 R 31/26, 1976.

3. Зеегер К. Физика полупроводников.

М., «Мир», 1977, с. 141 (прототип).