Способ измерения отношения скоростей поверхностной рекомбинации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о н997139

Ъ

Ф. (6Ц Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030281 (23) 3243702/18-25

)И) М.Кд.з

Н 01 Х 21/бб с присоединением заявки Йо

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет.Опубликовано 150283. Бюллетень N9 б

f53) УДК 821.382 (088. 8) Дата опубликования .описания 1502.83 (72) Автор изобретения

Ае Па Иедвндь

Рижский ордена Трудового Красного Энамени политехнический институт (73) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОМБНИЯ СКОРОСТЕЙ

ПОВЕРХНОСТНОЙ Р)ИОИБИНАЦИИ

Изобретение относится к технике измерений полупроводниковых параметров к может быть применено при изготовлении полупроводниковых приборов .

Известен способ измерения откошения скоростей поверхностной рекомбинации на противоположных гранях прямоугольного полупроводникового образца. . путем пропускания через образец электрического тока и помещения его в магнитное поле с последующим измерением изменения .сопротивления образца (11.

Недостатком этого способа является его низкая точность при измерении больших отношений скоростей поверхностной рекомбинации.

Известен способ определения .отношения скоростей поверхностной .рекомбинации путем помещения прямоугольной полупроводниковой пластины во вэакм. но перпендикулярные электрическое к магнитное поля, облучения светом кз» мерения коэффициента поглощения к ре гистрации фототока (2).

Недостатками данного способа являются -трудоемкость и низкая точность, связанная с интерференцией света в тонких плоскопараллельных пластинах при измерении коэффициента поглощения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения отношения скоростей по5 верхностной рекомбинации на противоположных поверхностях полупроводниковой пластины с разной степенью обработки его поверхностей путем помещения пластины во взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля, облучения ее светом к регистрации фо" тотока (3).

Способ основан на использовании гальваномагниторекомбкнационного эффекта. Через пластину пропускают переменный ток, затем вовдействуют .на нее постоянны магнитньм полем, напряженность которого увеличивают до величины, при которой падение напра«

20 женкя на пластине от переменного.тока равно падению напряжения до воздействия магнитньм полем, и по величине напряженности поля расчетньм путем определяют отношение скоростей поверхностной рекомбинации.

Недостатком известного способа измерения является низкая точность.в полупроводниковьвс материалах с примесной проводимостью. . Цель изобретения — повышение точности измерений.

997139

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения отношения скоростей поверхностной рекомбинации на п рот ив оп оложных пов ерх настях полупроводниковой пластины с разной степенью .обработки ее поверхностей путем помещения пластины во вза мно перпендикулярные электрическое (и магнитное поля, облучения ее светом и регистрации фотатока облучают поверхность пластины с большей ско-;10 ростью поверхностной рекомбинации сильно поглощаемым светом, измеряют фототоки при двух противоположных полярностях электрических полей !

20kTc

/Е /7r------------ йн(,о„ р ) где с — скорость света; е — заряд электрона;

k — постоянная Больцмана)

Т вЂ” абсолютная температурау

Й вЂ” полутолщина пластины;

Н - напряженность магнитного поля; ,Ои,б — подвижность электронов и ды1 Р рок соответственно

25 и рассчитывают отношение скоростей поверхностной рекомбинации, равное отношению фотатоков.

Данный способ дает возможность noBhlcHTb точность измерений, так как З0 измеряются только фототаки при двух направлениях электрического поля и, таким образом, исключаются погрешности, связанные с определением таких параметров полупроводника, как под- 35 вижность электронов и дырок, коэффи- циент поглощения света, и напряженнасти электрического и магнитного полей.

На. Фиг. 1 представлена схема уста-40 навки для реализации способа и геометрия пластины; на фиг. 2 — фото-вольтамперные характеристики пластины.

Установка содержит исследуемую полупроводниковую пластину 1, помещен- 45 ную во взаимно перпендикулярные элект. рическае Е и магнитное Н поля, источник электрического напряжения 2, сопротивление-нагрузки 3 и источник сильнопоглощаемого света 4.

Если полупроводниковую пластину по местить во взаимно перпендикулярные электрическое E X и магнитное Н поля и облучить сильнопоглощаемым светом, то на диффузионное растекание электронно-дырочных пар, созданных светом,55 накладывается сила Лоренца Р (фиг.l)

Причем, если освещается поверхность с максимальной скоростью поверхностной рекомбинации и сила Лоренца направлена к поверхности с минимальной б0 скоростью поверхностной рекомбинации, фототок будет больше, чем в отсутствие силы Лоренца, так как уменьшается влияние поверхности с максимальной скоростью поверхностной рекомбинации. 65

Если же сила Лоренца направлена к освещаемой поверхности с максимальной скоростью поверхностной рекомбинации, то фототок будет меньше, чем в отсутствие силы Лоренца, так как часть носителей заряда, которая диффундиравала в объем пластины, теперь будет рекам,бинировать с меньшим временем жизни у поверхности с максимальной скоростью поверхностной рекомбинации, В результате вольт-амперная характеристика

1 ластины становится выпрямляющей (фиг. 2 )На основании решения обобщенного уравнения биполярной диффузии получают уравнение зависимости коэффициента" выпрямления вольт-амперной характерис тики от коэффициента поглощения света. В общем случае оно имеет сложный характер. Однако, если выполняются условия

20 kTc

/E / 7/ ейН,(pè+ освещаемая поверхность имеет скорость поверхностной рекомбинации большую, чем неосвещаемая поверхность S()y) Sq+) и пластина освещается сильиопоглащаемым светом KL7>1., то коэффициент выпрямления принимает простой вид

Э.(+) 6(-)

К

3 С-) " 5() где S() — скорость поверхностной рекомбинации на освещаемой поверхности; S <+) — на неосвещаемай;

3 — фототок в пластине при двух противоположных значениях .электрических полей E > .

Предложенный способ дает вазможность определить отношение скоростей поверхностной рекомбинации, а не их абсолютные значения. При этом в расчетную формулу входят только фототок при двух значениях электрического поля, экспериментальное измеряемые..Поэтому ошибка в определении отношения связана только с определением величин фототака, что составляет в худшем случае " 1Ъ.

Пример . Экспериментально исследуются фото-вольт-амперные характеристики монокристаллов антимонида индия. Используются образцы в форц е пластин размерами 5, Охl, Ox0, 06 мм с концентрацией некомпенсированных примесей 1,2х10 " см . Освещаемая поверхность шлифуется абразивньм порошком М10, а неосвещаемая химически травится в полирующем травителе СР-4A.

Эксперименты проводятся при температуре 180 К в магнитном поле 1 кЭ.

Как видно из фиг. 2, в магнитном поле BAX выпрямляющая с коэффициентом выпрямления при E > — — 12В/см, равным

16, а при Е 6 В/ см-14. Значение

997139 электрического поля Ех = 6В/ см меньше критического, прн котором К =сонЭЫ, однако оно близко к значению, определенному из спектрального распределения фотопроводимости 14,2. Второе значение К = 16 более точное, так как выполняется условие сильного поля.

Использование предлагаемого способа определения отношения скоростей поверхностной рекомбинации обеспечивает по сравнению с известными способа- ®О ми высокую точность, экспрессность способа, которая снижает затрату времени на измерения.

Формула изобретения

Способ измерения отношения скоростей поверхностной рекомбинации на противоположных поверхностях полупровод- 20 никовой пластины с разной степенью обработки ее поверхностей путем помещения пластины во взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля, облучения ее светом и регистра- 25 ции фототока, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, облучают поверхность платины с большей скоростью поверхностной рекомбинации сильно поглощаемым светом, измеряют фототоки при двух противоположных полярностях электрических полей

20 kTc

/Е /) ейН (,О,+,0 ) где с — скорость света1 е — заряд электрона; — постоянная Больцмана1

Т вЂ” абсолютная температурау

d - rrorryTozrrrrHHa rraic TMshrg

Н вЂ” напряженность магнитного поля; . ,ц„,д — подвижность электронов н дырогс соответственно, и рассчитывают отношение скоростей поверхностной рекомбинации, равное отношению фототоков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ржанов А.С. Электронные процессы на поверхности полупроводников.

М., Наука, 1971, с. 197-199.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 799050, кл. Н Ol Ь 21/66, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

9 530285, кл. 0 Ol R 31/26, 1974 (прототип) .

997139ф(йМ) Составитель Т. Корягина

Техред Т.Маточка Корректор М. Демчик

Редактор М, Дылын

Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

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

Заказ 94 б/7 2

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4