Способ определения потенциала границы раздела в полупроводниковых структурах

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Реслублнк

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11. 06. 81 (21) 3299291/18-25 ($g) М. Кп.з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет.—

Н 01 1. 21/66

Государственный ноинтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК621 ° 382 (088.8) Опубликовано 280283. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания

I 2 с

В.И.Поляков, П.И.Перов и В.,;-Петров " - -

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники AH СССР

1, 54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА

В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля полупроводниковых структур в процессе изготовления полупроводниковых приборов.

Известен способ определения потенциала границы раздела в гетеропереходах, основанный на измерении зависимости высокочастотной емкости гетероперехода от напряжения смещения (1 3.

Недостатком этого способа является то, что он позволяет определить потенциал границы раздела только при нулевом значении напряжения смещения и при известном законе легирования полупроводниковых материалов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения потенциала границы раздела в полупроводниковых структурах, основанный на приложении к структуре напряжения смещения, облучении структуры импульсов света, имеющим энергию квантов, большую ширины запрещенной эоны полупроводника, измерении фото-ЭДС насыщения(7).

Недостатком известного способа является узкая область применения, .поскольку он не обеспечивает возможности определения потенциала границы раздела в полупроводниковых гетеропереходах.

Цель изобретения — расширение области применимости способа путем обеспечения возможности определения потенциала границы раздела в полупроводниковых гетероперехсдах.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу определения потенциала границы раздела в полупроводниковых структурах, основанном на приложении к структуре напряжения смещения, облучении структуры импульсом света, имеющим энергию квантов, большую ширины запрещенной эоны полупроводника, измерении фото-ЭДС насыщения, структуру об20 лучают импульсом монохроматического света с энергией квантов, большей ширины эапрещеннои зоны одного из полупроводнйковых материалов, образующих гетеропереход, но меньшей ширины запрещенной эоны другого полупроводникового материала, дополнительно измеряют фото-ЭДС насыщения при облучении структуры импульсом света с энергией квантов, большей ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов, образующих гете1 001236 ропереход, при измерениях фото-ЭДС насыщения величину тока, проходящего через гетеропереход, поддерживают постоянной °

На чертеже изображена энергетическая зонная диаграмма реального 5 ,изотопного гетероперехода с ПС на

„ границе раздела, На диаграмме обозначены:3„и 32— ,величины потенциалон (изгибон зой) на границе, V - напряжение смещения )0

Е 1 и Е > — ширины запрещенных зон полупроводниковых материалов; Е и Š—

1 квазиуровни ферми.

Измерение потенциала (Ч„и У2) границы раздела полупронодниконого гетероперехода осуществляется следующим образом.

На гетеропереход подается напряжение смещения V и он освещается импjJIbcoM света, энергия квантов которого E(h)> Ес „>Е, 2. При таком освещении происходит спрямление зон в обоих полупроводниках, а так как ток через гетеропереход поддерживается постоянным, то изменение напряжения на гетеропереходе вызвано только возникающей фото-ЭДС и равно ей по величине (аналогично режиму холостого хода}. В этом случае измеряе— мая величина фото-ЭДС насьпцения рав— на(-7(q,)(4 „- ) . Достижение насыщения

ЗО фото-ЭДС проверяется с помощью нейтральных фильтров. Затем гетеропереход освещается импульсом света с Ет ) ЕМ))

)E+ . При этом измеряемая фото-ЭДС насыщения равна — Y /ñ .

Из двух проведенных измерений фото-ЭДС насыщения при данном напряжении смещения определяются величины и 2, т.е. искомые потенциалы .гранйцы раздела полупроводникового ге- 40 тероперехода. Описанный выше способ справедлив для гетеропереходов любого типа.

Предлагаемый способ используется для определения потенциала границы 45 раздела в гетеропереходе

h CdS — n CclSe (E@CBSe =2,54эЪ, f Cc)Se =1,81эн при 7=80 К)

На гетеропереход подается напряжение смещения от источника питания через устройство, препятствующее изменению тока н гетеропереходе при era освещении. Источником импульсов света слу» жит фотонспышка ФИЛ-11М, имеющая в импульсе энергию излучения 36 Дж .

Необходимый спектральный энергетический диапазон импульсов выбирается с помощью светофильтров. Сигнал фотоЭДС регистрируется на запоминающем осциллографе С 8-11, после предварительного усиления. При напряжении смещения 0,25 В ) + íà CdSe) и энергии квантов E(iI ) 7 2, 54 измеренная величина фото-ЭДС насыщения (Чфн ) составляет -0,1 В, а при 1,81 эВ < Е (iI) ( 2,54 эВ, gyw — 0,2 В. Отсюда Чр= Фн Ч "- — 0 2 эВ, а Ч„= фнЧ 2 =

0,3 эВ.

Способ вперные позволит измерить йотенциал границы раздела в реальных полупронодниковых гетеропере— ходах любого типа, при любом допустимом напряжении смещения и любом законе легирования полупроводниковых материалов, что является актуальным для физических исследований гетеропереходов и разработки устройств на их основе.

Формула изобретения

Способ определения потенциала границы раздела в полупроводниковых структурах, основанный на приложении к структуре напряжения смещения, облучений структуры импульсом света, имеющим энергию кнантов, большую ширины запрещенной зоны полу— проводника, измерении фото-ЭДС на— сыщения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применимости способа путем обеспечения возможности определения потенциала границы раздела в полупроводниковых гетеропереходах, при измерении фото-ЭДС насыщения структуры облучают импульсом монохроматического света с энергией квантов, большей ширины запрещенной зоны одного из полупроводниковых материалов, образующих гетеропереход, но меньшей ширины запрещенной зоны другого полупроводникового материала, дополнительно измеряют фото-ЭДС насыщения при облучении структуры импульсом света с энергией квантов большей ширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов, образующих гетеропереход, при измерениях фото-ЭДС насыщения величину тока, проходящего через гетеропереход, поддерживают постоянной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Шарма Б.Л.,Пурохит P.Ê. Полупроводниковые гетеропереходы. М., "Сонетское радио", 1979,с. 25.

2. Lam Y.W. Surface-state Density

and surface patentià) in MiS capaс}tors by surface photovoltage measurements I I,Phys 0. Арр). Phys

4, 1370 (1971) (йрототип ).

1001236

Ety

EFl

Еа

Составитель Л. Смирнов

Редактор А. Власенко Техред О.Неце Корректор A. Дз ят к о

Заказ 1411/63 Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 ,филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4