CS241340B1 - Zariadenie pre optická excitáciu nosičov náboja - Google Patents

Description

4 241340

Vynález sa týká krypsta^ir k-miožaos^ouexcitácie nosičov náboja ofSticfeýih Isgůsq,- *bom. Spadá do oblasti charakterizácie pév- *ných látok, predovšetkým polovodičov v od-bore fyzikálně] elektroniky. .Pri charakterizácii pevných látok - je vniektorých prípadoch potřebné skúmať ichvlastnosti pod vplyvom dopadajúceho optic-kého žiarenia v širokom teplotnom interva-le. V oblasti charakterizácie polovodičov savyužívá například metoda ODLTS — Opti-cal-Deep-Level Transient Spectroscopy, priktorej je vyšetřovaná vzorka ozařovaná op-tickým žiarením, čím sa v oblasti skúmané-ho materiálu excitujú volné nosiče náboja.

Pri charakterizácii sa vychádza z analýzyfyzikálnych relaxačných procesov po skon-čení ožarovania v širokom teplotnom inter-vale, obvykle 77 až 450 K. Používajú sa divezákladné modifikácie ODLTS metody, a tos energíou žiarenia hv váčšou áko energe-tická šířka zakázaného pásma Eg polovodi-če, alebo s energiou mensou ako zodpovedáEg. Pre tento účel sa konštruujú kryostatys optickým zdrojom žiarenia. Ako optickýzdroj je možné použit polovodičové diody alasery, plynové lasery, alebo širokospektrál-ny zdroj s filtrom vymedzujúcim požadova-nú vlnovú dlžku. Kryostaty majú vákuovýčerpací systém a sú opatřené okienkom premožnost ožarovania vzoriek umiestnených v kryostate. Ďalej je známe riešenie kryostatu, ktorýnevyžaduje použitie vákuového čerpaciehO'systému, kde vymrazovanie vodných párpri teplotách pod 273 K nastáva na uzáverekryostatu, ktorý je najchladnejším miestomv priestore vzorky.

Doposial nie je známe zariadenie umož-ňujúce optická excitáciu nosičov náboja vtomto type kryostatu. Známe riešenia vy-užívajú kryostat s okienkom a vyžadujú vá-kuový čerpací systém, čo kladie zvýšenénároky na konštrukciu a prevádzku týchtozariadení. V důsledku strát žiarenia je nutné po-užívat optické zdroje s dostatočne vysokýmžiarivým výkonom, predovšetkým polovodi-čové lasery schopné pracovat v kontinuál-nom režime. Často používané plynové lase-ry majú nevýhodu v nutnosti póužitia me-chanickej modulácie světelných impulzov.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere od-straňuje zariadenie pre optická excitáciunosičov náboja podl'a vynálezu, ktorého pod-stata spočívá v tom, že uzávěr kryostatu jev mieste uloženia vzorky opatřený otvorom,cez ktorý je vedený svetlovod polovodičové-ho zdroja žiarenia. Zdroj žiarenia je uchy-tený na chladiči. Medzi uzáverom kryostatua chladičom je umiestnené tepelné tieneniez tepelno-izolačného materiálu.

Vynálezem je možné realizovat úsporné a efektívne zariadenie pre optická excitáciunosičov náboja v, kryostate. Umiestnenie po-fbvodičbiýého Ždřftja ^žiárefiiá *ná " chladiči.chladepom. vhpdným médiom nutným prečinnost kryostatu, například kvapalným du-síkom alebo' jeho parami, umožňuje využitvyššiu kvantovú účinnost tejto teplote.

Malá vzdialenosť zdroja žiarenia od vzor-ky a použitie vhodného svetlovodu zabezpe-čuje malé straty žiarenia vedením. To umož-ňuje využit ako zdroj žiarenia okrem po-lovodičových laserov diody LED, napriekich menšiemu žiarivému výkonu. Symetric-kým umiestnením dvoch polovodičovýchzdrojov žiarenia s různými vlnovými dlžka-mi λι, λζ zodpovedajúcim frekvenciám vi,v2 emitovaného žiarenia spíňajúcimi pod-mienky h i»i > Eg, h v2 < Eg na chladičoch svedením žiarenia otvořmi v uzávere kryo-statu v miestach uloženia vzorky a snímačateploty je možné jedným zariadením využitobe modifikácie metody ODLTS jednoduchopootočením uzávěru kryostatu o> 180°.

Na priloženom výkrese je na obr. 1 zná-zorněný nárys, na obr. 2 půdorys a na ob-rázku 3 priečny rez navrhovaného riešenia. ‘ Uzávěr kryostatu 1 je kovový blok, v ikto-rom sú vybratia 2, 2‘ pre vzorku a snímačteploty. Vybratia 2, 2‘ sú opatřené otvormi,cez ktoré sú do priestoru vzorky a snímačateploty vedené svetlovody 3, 3‘. Polovodičo-vé zdroje žiarenia 4, 4‘ sú uchytené v chla-dičoch 5, 5‘. Medzi uzáverom kryostatu 1 achladičmi 5, 5* sú valčeky 7, 7‘ z tepelno--izolačného materiálu, v dutině ktorých súvedené svetlovody 3, 3‘ a tepelné tienenie6 z tepelno-izolačného materiálu.

Uzáverom 1 podlá vynálezu sa skrutkou8 uzavrie kryostat. Chladiče S, 5‘ sa vnoriado chladiaceho média. Prívodmi 9, 9* sa pri-vádzajú elektrické impulzy do zdroja žia-renia, ktorého svetlovod ústi v priestore 2vzorky. Počas impulzov polovodičový zdrojžiarenia 4 emituje žiarenie, ktoré je vedenésvetlovodom 3 prechádzajúcim otvorom vuzávere 1 kryostatu a dopadá na vzorku u-miestnenú v priestore 2 kryostatu.

Pootočením uzávěru 1 DL-kryostatu o 180°a zapojením elektrických prívodov 9‘ vedú-cich k druhému zdrojů žiarenia 4‘ s lnou po-žadovanou vlnovou dížkou emitovaného žia-'renia sa dosiahne využitie oboch verzií me-tody ODLTS.

Vynález je možné využit na skúmanievlastností látok, predovšetkým pevných lá-tok, pod vplyvom dopadajúceho' optickéhožiarenia v spektrálnom rozsahu pokrytompolovodičovými zdrojmi žiarenia v širokomteplotnom intervale. Jedná sa hlavně ο> ob-last výroby prístrojov a zariadení pre cha-rakterizáciu polovodičových materiálov asúčiastok.

Claims (2)

5 6 241 3 4 0 PREDMET

1. Zariadenie pre optickú excitáciu nosi-čov náboja v kryostate vyznačujúce sa tým,že uzávěr (1) kryostatu je v mieste ulože-nia (2) vzorky opatřený otvorom, cez ktorýje vedený svetlovod (3) polovodičovéhozdroja (4) žiarenia uchyteného v chladiči (5), pričom medzi uzáverom (1) kryostatua chladičom (5) je umiestnené tepelné tie-nenie (6). VYNALEZU

2. Zariadenie pódia bodu 1, vyznačujúcesa tým, že uzávěr (1) kryostatu je v symet-rických miestach uloženia (2, 2‘j vzorky asnímača teploty opatřený otvormi, cez kto-ré sú vedené svetlovody (3, 3‘j polovodičo-vých zdrojov (4, 4‘) žiarenia uchytených vchladičoch (5, 5‘j, pričom medzi uzáverom (1) (kryostatu a chladičmi (5, 5‘) je umiest-nené tepelné tienenie (6). 1 list výkresov