CS241340B1 - Device for optical excitation of charge carriers - Google Patents

Device for optical excitation of charge carriers Download PDF

Info

Publication number
CS241340B1
CS241340B1 CS848737A CS873784A CS241340B1 CS 241340 B1 CS241340 B1 CS 241340B1 CS 848737 A CS848737 A CS 848737A CS 873784 A CS873784 A CS 873784A CS 241340 B1 CS241340 B1 CS 241340B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
cryostat
closure
apos
charge carriers
solids
Prior art date
Application number
CS848737A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Other versions
CS873784A1 (en
Inventor
Frantisek Dubecky
Jozef Novak
Peter Kordos
Original Assignee
Frantisek Dubecky
Jozef Novak
Peter Kordos
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Frantisek Dubecky, Jozef Novak, Peter Kordos filed Critical Frantisek Dubecky
Priority to CS848737A priority Critical patent/CS241340B1/en
Publication of CS873784A1 publication Critical patent/CS873784A1/en
Publication of CS241340B1 publication Critical patent/CS241340B1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Vynález sa týká odboru prístrojovej techniky pre spektroskopiu hlbokých záchytných centier v tuhých látkách. Zariadenie je určené pre excitáciu volných nosičov náboja v tuhých látkách, predovšetkým v polovodičcch, v kryostate, optickým spůsobom. Účelom vynálezu je možnost jeho využitia v kryostate bez vákuového čerpacieho systému pri súčasnom zvýšení účinnosti excitácie optického žiarenia a jeho přenosu do priestoru vzorky v kryostate. Uvedeného účelu je možné dosiahnuť tým, že uzávěr kryostatu sa v mieste uloženia vzorky opatří otvorom, cez ktorý je vedený svetlovod polovodičového zdroja žiarenia. Zdroj žiarenia je uchytený na chladiči. Medzi uzáverom kryostatu a chladičom je umiestnené’ tepelné tienenie z tepelno- -izolačného materiálu. Vynález je možné využit v oblasti výskumu a výroby tuhých látok, predovšetkým polovodičov.The invention relates to the field of instrumentation for spectroscopy of deep trapping centers in solids. The device is intended for excitation of free charge carriers in solids, especially in semiconductors, in a cryostat, by optical means. The purpose of the invention is the possibility of its use in a cryostat without a vacuum pumping system while simultaneously increasing the efficiency of excitation of optical radiation and its transfer to the sample space in the cryostat. The stated purpose can be achieved by providing the cryostat closure with an opening at the sample storage location, through which the light guide of the semiconductor radiation source is guided. The radiation source is mounted on a radiator. A thermal shield made of thermal-insulating material is placed between the cryostat closure and the radiator. The invention can be used in the field of research and production of solids, especially semiconductors.

Description

4 2413404 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.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to cryptoids for the exacerbation of charge carriers of Streptophysiology. It belongs to the field of characterization of treated substances, especially semiconductors in the physics of electronics. In characterizing solids, it is in some cases necessary to investigate their properties under the influence of incident optical radiation over a wide temperature interval. In the field of semiconductor characterization, for example, the ODLTS - Opti-Deep-Level Transient Spectroscopy method is used, where the sample is irradiated by optical radiation, thus free charge carriers are excited in the area of the material under investigation.

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.The characterization is based on the analysis of physical relaxation processes after the end of irradiation in a wide temperature interval, usually 77 to 450 K. Divergent modifications of the ODLTS method are used, and hence the energy of the radiation in the energy bandwidth of the forbidden band Eg semiconductor , or with an energy less than that of Eg. For this purpose, cryostats are constructed with an optical radiation source. Semiconductor diodes, alasers, gas lasers, or a wide-spectrum filter with a desired wavelength filter may be used as the optical source. Cryostats have a vacuum pumping system and are provided with a window to allow irradiation of specimens placed in the cryostate. Furthermore, a cryostat solution is known which does not require the use of a vacuum pump system where the freezing of the water vapor at temperatures below 273 K occurs on the cap of the cryostat, which is the coldest spot in the sample.

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.So far, there is no known device enabling optical excitation of charge carriers in this type of cryostat. The known solutions employ a window cryostat and require a vacuum pumping system which imposes increased demands on the design and operation of such devices. Due to radiation losses, it is necessary to use optical sources with sufficiently high radiant power, in particular continuous-mode semiconductor lasers. Frequently used gas lasers have the disadvantage of the need for mechanical light pulse modulation.

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.The above disadvantages are substantially removed by the optical excitation device of the charge carrier according to the invention, the principle of which is that the cryostat closure is provided with an opening through which the light guide of the semiconductor radiation source is guided. The radiation source is attached to the radiator. Between the cryostat closure and the heat sink there is a thermal shielding of the thermo-insulating material.

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.By the invention it is possible to realize an economical and efficient device for optical excitation of charge carriers in cryostate. The placement of a ductile heat-cooler with a suitable medium required by the cryostat, for example by liquid vapor or vapor, makes it possible to utilize higher quantum efficiency at this temperature.

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°.The small distance of the radiation source from the sample and the use of a suitable light guide ensures low loss of conduction radiation. This makes it possible to use LEDs as a radiation source, in addition to conductor lasers, despite less radiant power. By symmetrically positioning two semiconductor radiation sources with different wavelengths -m λ, λζ corresponding to the frequencies vi, v2 emitted by the radiating radiating conditions hi i i> Eg, h v2 <Eg on the condensers by irradiating the radiation in the cryo-state cap at the storage locations samples and temperature sensors can be used by one device to modify the ODLTS method by simply rotating the cryostat cap by> 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.In the accompanying drawing, FIG. 1 shows a front view, FIG. 2 shows a plan view and FIG. 3 shows a cross-section of the proposed solution. ‘The cryostat closure 1 is a metal block, in the pattern there are 2, 2 vzorku for the sample and temperature sensors. The selections 2, 2 ‘are provided with openings through which samples and sensors are passed through the light guides 3, 3. The 4, 4 ič semiconductor radiation sources are mounted in coolers 5, 5 ‘. Between the cryostat closure 1 and the coolers 5, 5 &apos; there are rollers 7, 7 &apos; of thermally insulating material, of which the light guides 3, 3 &apos;

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.The closure 1 according to the invention closes the cryostat with a screw 8. Coolers S, 5 ‘se and coolant. Through the inlets 9, 9 *, electrical impulses are introduced into the source of radiation, whose light guide opens in the sample space 2. During the pulses of the semiconductor source 4, it emits radiation that is led through the light guide 3 passing through the opening of the cryostat 1 and impinges on the sample located in the cryostat space 2.

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.Both versions of the ODLTS method are achieved by rotating the DL-cryostat closure 180 ° and engaging the electrical leads 9 k leading to the second radiation source 4 4 with the desired desired wavelength emitted wavelength.

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.The invention can be used to investigate the properties of substances, especially solid fluxes, under the influence of incident optical radiation in the spectral range covered by semiconductor radiation sources in a wide temperature range. It is mainly ο> the field of manufacturing apparatus and equipment for characterizing semiconductor materials and components.

Claims (2)

5 6 241 3 4 0 PREDMET5 6 241 3 4 0 OBJECT 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). VYNALEZUAn apparatus for optical excitation of charge carriers in a cryostat, characterized in that the cryostat closure (1) is provided at the sample location (2) with an opening through which a light guide (3) of a semiconductor source (4) mounted in the radiator is guided. (5), wherein a thermal shield (6) is provided between the cryostat closure (1) and the radiator (5). 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 výkresov2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cryostat closure (1) is provided at the symmetrical locations (2, 2 &apos;) of the temperature reader sample with openings through which the light guides (3, 3 &apos; (4, 4 &apos;) radiation sources attached to the coolers (5, 5 &apos;), wherein a thermal shield (6) is positioned between the closure (1) (cryostat and coolers (5, 5 &apos;).
CS848737A 1984-11-16 1984-11-16 Device for optical excitation of charge carriers CS241340B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS848737A CS241340B1 (en) 1984-11-16 1984-11-16 Device for optical excitation of charge carriers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS848737A CS241340B1 (en) 1984-11-16 1984-11-16 Device for optical excitation of charge carriers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS873784A1 CS873784A1 (en) 1985-07-16
CS241340B1 true CS241340B1 (en) 1986-03-13

Family

ID=5438364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS848737A CS241340B1 (en) 1984-11-16 1984-11-16 Device for optical excitation of charge carriers

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS241340B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS873784A1 (en) 1985-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kushida et al. Optical refrigeration in Nd-doped yttrium aluminum garnet
US2547173A (en) Long wave length infrared radiation detector
US20160042932A1 (en) Peltier-cooled cryogenic laser ablation cell
US7129501B2 (en) Radiation detector system having heat pipe based cooling
Davies et al. Remote in situ analytical spectroscopy and its applications in the nuclear industry
Van der Eerden et al. Apparatus for in situ X-ray absorption fine structure studies on catalytic systems in the energy range 1000 eV< E< 3500 eV
US7660054B2 (en) Thermally controlled sold immersion lens fixture
CS241340B1 (en) Device for optical excitation of charge carriers
US11577208B2 (en) Pressure vessel with high-pressure window
Wang et al. Mechanisms for the optically detected magnetic resonance background signal in epitaxial GaAs
JP2023076871A (en) refrigeration system
Mayer et al. Investigation of the excimer dynamics in 9, 10-dichloroanthracene crystals using picosecond spectroscopy
Ameen Laser temperature‐jump spectrophotometer using stimulated Raman effect in H2 gas for the study of nanosecond fast chemical relaxation times
Bludau et al. Optical determination of carrier mobility in GaAs
Picqué et al. CW, single-mode, tunable GaAs laser system with good frequency stability
Amita et al. A high-temperature high-pressure optical cell for general-purpose spectrometers designed for supercritical water experiments
Doderer et al. Liquid helium cooled sample stage for the investigation of microwave irradiated samples by scanning electron microscopy
US10775313B2 (en) Method and apparatus for rapidly cooling a gem
Zhao et al. Direct measurement of acoustic-phonon scattering of hot quantum-well excitons
Cooke et al. Thermoluminescence and electron spin resonance studies of x‐irradiated L‐alanine: Cr3+ single crystals
Apel et al. Electronic spectra and single rotational level fluorescence lifetimes of jet-cooled formaldehyde: the~ A1A2. rarw.~ X1A1 201601, 201403, and 201401601 transitions
SU1634962A1 (en) Optical cryostat
Lin et al. High‐temperature pulsed slit nozzle for supersonic jet spectrometry
SU960503A1 (en) Apparatus for obtaining low temperature
Chirila et al. Thermoluminescence study of stoichiometric LiNbO 3 crystals