JPS6060536A - 材料評価装置 - Google Patents
材料評価装置Info
- Publication number
- JPS6060536A JPS6060536A JP16881083A JP16881083A JPS6060536A JP S6060536 A JPS6060536 A JP S6060536A JP 16881083 A JP16881083 A JP 16881083A JP 16881083 A JP16881083 A JP 16881083A JP S6060536 A JPS6060536 A JP S6060536A
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- Japan
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- temperature
- sample
- measurement
- transient
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は材料評価装置に関するものであり、詳しくは
半導体素子材料、蛍光体、ハロゲン化銀写真乳剤微結晶
、太陽電池材料、透明導電膜の導電層等の電子材料の物
性物理特性値の評価装置に関するものである。更に詳し
くは、半導体または絶縁体材料中の電子トラップ及び正
孔トラップの数、熱エネルギー深さ、これらのトラップ
の電子または正孔を捕獲する確率に関連のあるパラメー
タである電子捕獲断面積及び正孔捕獲断面積を検出する
評価装置に関するものである。
半導体素子材料、蛍光体、ハロゲン化銀写真乳剤微結晶
、太陽電池材料、透明導電膜の導電層等の電子材料の物
性物理特性値の評価装置に関するものである。更に詳し
くは、半導体または絶縁体材料中の電子トラップ及び正
孔トラップの数、熱エネルギー深さ、これらのトラップ
の電子または正孔を捕獲する確率に関連のあるパラメー
タである電子捕獲断面積及び正孔捕獲断面積を検出する
評価装置に関するものである。
従来技術
このような電子材料において、その材料中の電子トラッ
プ及び/または正孔トラップは、これらの材料が用いら
れる最終製品の性能に大きな影響を与えることが良く知
られている。このため、これらの製品に関連する産業分
野においては、前記電子材料中の電子トラップ及び/ま
たは正孔トランプの検出する評価装置が開発されている
。
プ及び/または正孔トラップは、これらの材料が用いら
れる最終製品の性能に大きな影響を与えることが良く知
られている。このため、これらの製品に関連する産業分
野においては、前記電子材料中の電子トラップ及び/ま
たは正孔トランプの検出する評価装置が開発されている
。
しかしこれらの電子材料は、その使用用途からの要求に
応じて極めて種々雑多の性質、形状及び形態をとる。几
体的には、評価すべき材料の物性物理的性質及び三次元
空間での形状及び均一または不均一という形態が異なる
。すなわち、評価すべき材料の物性物理的性質としては
絶縁体から半導体、更には金属までに至る領域に及ぶし
、形状としては大きな単結晶半導体からIJLm以下の
ハロゲン化銀写真乳剤微結晶にまで至る領域に及ぶ。更
には評価すべき材料の形態に関し、半導体素子の材料で
ある半導体単結晶基盤材料は、実質的に均一な大面積を
有しているし、ダイオード、トランジスタや太陽電池等
の半導体素子は、n型半導体やP型半導体や絶縁体が組
み合わされた不均一系の材料である。また透明導電膜は
多くの場合絶縁体である有機ポリマーから成る膜状の支
持体の上に酸化物半導体の薄■りが積層されている不均
一系であるし、ハロゲン化銀写真乳剤微結晶を用いた多
くの写真フィルムは、多くの透明導電膜の場合と同様に
有機ポリマーから成る膜状の支持体に上に、写真乳剤層
が塗布により積層されている。更にこの写真乳剤層は、
感光材料の基本となる電子材料であるところの1gm前
後の大きさのハロゲン化銀写真乳剤微結晶が実質的に絶
縁体であるゼラチンバインダー中に分散されている不均
一系である。
応じて極めて種々雑多の性質、形状及び形態をとる。几
体的には、評価すべき材料の物性物理的性質及び三次元
空間での形状及び均一または不均一という形態が異なる
。すなわち、評価すべき材料の物性物理的性質としては
絶縁体から半導体、更には金属までに至る領域に及ぶし
、形状としては大きな単結晶半導体からIJLm以下の
ハロゲン化銀写真乳剤微結晶にまで至る領域に及ぶ。更
には評価すべき材料の形態に関し、半導体素子の材料で
ある半導体単結晶基盤材料は、実質的に均一な大面積を
有しているし、ダイオード、トランジスタや太陽電池等
の半導体素子は、n型半導体やP型半導体や絶縁体が組
み合わされた不均一系の材料である。また透明導電膜は
多くの場合絶縁体である有機ポリマーから成る膜状の支
持体の上に酸化物半導体の薄■りが積層されている不均
一系であるし、ハロゲン化銀写真乳剤微結晶を用いた多
くの写真フィルムは、多くの透明導電膜の場合と同様に
有機ポリマーから成る膜状の支持体に上に、写真乳剤層
が塗布により積層されている。更にこの写真乳剤層は、
感光材料の基本となる電子材料であるところの1gm前
後の大きさのハロゲン化銀写真乳剤微結晶が実質的に絶
縁体であるゼラチンバインダー中に分散されている不均
一系である。
従って、これら一般に電子材料とよばれる材料の全てを
対称とする材料評価装置が開発が要望されている。
対称とする材料評価装置が開発が要望されている。
そこでこの発明者等は/Xロゲン化銀写真乳剤のような
絶縁体中に分散された微結晶に適用できる電子トラップ
検出の材料評価装置を開発した。これはバンド間励起に
より結晶内に自由電子及び自由正孔を発生させ、また自
由電子をマイクロ波吸収により検出するもので/\ロゲ
ン化銀写真乳剤微結晶のみならず、自由電子及び/また
は自由正孔の評価すべき材料の直接注入及び読み出しが
実質的に不可能な多くの系に適用できる。
絶縁体中に分散された微結晶に適用できる電子トラップ
検出の材料評価装置を開発した。これはバンド間励起に
より結晶内に自由電子及び自由正孔を発生させ、また自
由電子をマイクロ波吸収により検出するもので/\ロゲ
ン化銀写真乳剤微結晶のみならず、自由電子及び/また
は自由正孔の評価すべき材料の直接注入及び読み出しが
実質的に不可能な多くの系に適用できる。
しかしながら、測定に当って測定試料をマイクロ波光伝
導測定装置の試料キャビティー内の液体窒素用デユア−
内に入れ、液体窒素を注入することにより液体窒素温度
(77K)伺近にまで、一旦冷却しその後前記デユア−
内の1「置体窒素を排出し、自然放置による温度上昇を
行なわせる。したがって、この測定試料の温度変化は、
最低温度が前記窒素温度刊近であり、最高温度が試料キ
ャビティーの温度付近であって温度変化範囲が限定され
ており、かつ最低温度から最高温度までの温度変化に要
する時間は、一般に使用される前記デユア−等によりほ
ぼ一義的に決定される。このように、温度変化での変化
領域及び変化時間の大きな制約が必然的にある。
導測定装置の試料キャビティー内の液体窒素用デユア−
内に入れ、液体窒素を注入することにより液体窒素温度
(77K)伺近にまで、一旦冷却しその後前記デユア−
内の1「置体窒素を排出し、自然放置による温度上昇を
行なわせる。したがって、この測定試料の温度変化は、
最低温度が前記窒素温度刊近であり、最高温度が試料キ
ャビティーの温度付近であって温度変化範囲が限定され
ており、かつ最低温度から最高温度までの温度変化に要
する時間は、一般に使用される前記デユア−等によりほ
ぼ一義的に決定される。このように、温度変化での変化
領域及び変化時間の大きな制約が必然的にある。
一方、測定試料中1こ誘起される過渡光伝導現象の減衰
時間は、この試料の主たる構成要素である材料の木質的
物性物理特性及びこの材料中の電子トランプ及び/また
は正孔トラップ等の数、熱エネルギー源さ及びこれらの
トラップの電子または正孔を捕獲する確率に関連のある
パラメータである電子捕獲断面積及び正孔捕獲器[Tf
i積に大きく依存する。具体的には、前記種々の電子材
料それぞれの被測定試料により、このJll+定試料の
前記過渡光伝導現象の減衰時間は、数桁の範囲に渡って
変化する。更には、この減衰時間は大きな温度依存性を
一般的に原理的に持っている。
時間は、この試料の主たる構成要素である材料の木質的
物性物理特性及びこの材料中の電子トランプ及び/また
は正孔トラップ等の数、熱エネルギー源さ及びこれらの
トラップの電子または正孔を捕獲する確率に関連のある
パラメータである電子捕獲断面積及び正孔捕獲器[Tf
i積に大きく依存する。具体的には、前記種々の電子材
料それぞれの被測定試料により、このJll+定試料の
前記過渡光伝導現象の減衰時間は、数桁の範囲に渡って
変化する。更には、この減衰時間は大きな温度依存性を
一般的に原理的に持っている。
従って、このような装置において、温度変化での前記最
高温度の上限及び前記変化時間に上限が実質的に存在す
ることにより、前記種々の電子材料金てにわたり、材料
の前記種々の評価を行なうことは原理的に困難である。
高温度の上限及び前記変化時間に上限が実質的に存在す
ることにより、前記種々の電子材料金てにわたり、材料
の前記種々の評価を行なうことは原理的に困難である。
発明の目的
この発明はこのような実情を背景にしてなされたもので
、測定試料を光源によりパルス光励起し、この測定試料
を連続温度掃引可能な温度制御部を備えたマイクロ波光
伝導測定装置により過渡光伝導現象を測定することによ
り、材料評価において温度変化での変化領域及び変化時
間の制約がなくなり、しかも温度変化での最高温度の上
限及び変化時間の上限に制約がなくなり、種々の全ての
電子材料についてそれらの使用用途からの要求に起因す
る極めて種々雑多の性質、形状及び形態の違いに無関係
に、それら全ての材料中の電子トラップ及び/または止
孔トラップの定性的かつ定量的な検出が可能である試料
評価装置を提供することを目的としている。
、測定試料を光源によりパルス光励起し、この測定試料
を連続温度掃引可能な温度制御部を備えたマイクロ波光
伝導測定装置により過渡光伝導現象を測定することによ
り、材料評価において温度変化での変化領域及び変化時
間の制約がなくなり、しかも温度変化での最高温度の上
限及び変化時間の上限に制約がなくなり、種々の全ての
電子材料についてそれらの使用用途からの要求に起因す
る極めて種々雑多の性質、形状及び形態の違いに無関係
に、それら全ての材料中の電子トラップ及び/または止
孔トラップの定性的かつ定量的な検出が可能である試料
評価装置を提供することを目的としている。
発明の構成 ′
この発明は前記の目的を達成するために、測定試料中に
誘起される過渡光伝導現象から材料の評価を行なう材料
評価装置において、前記測定試料をパルス光励起する光
源と、前記測定試料の測定温度を連続的に変化させる温
度制御部を備え過渡光伝導現象に関する情報を連続的に
出力するマイクロ波光伝導測定装置とからなることを特
徴としている。
誘起される過渡光伝導現象から材料の評価を行なう材料
評価装置において、前記測定試料をパルス光励起する光
源と、前記測定試料の測定温度を連続的に変化させる温
度制御部を備え過渡光伝導現象に関する情報を連続的に
出力するマイクロ波光伝導測定装置とからなることを特
徴としている。
実施例
以下、この発明の一実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第1図はこの発明の材料評価装置のブロック図であり、
試料キャビティーl内の測定試料2を光源3によりパル
ス光励起する。この光源3は測定試料2にパルス状の光
を照射可能であれば光源そのものは制限されず、各種ラ
ンプ、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザー等
のレーザー及びLED等の固体発光素子等を用いること
ができる。そして好ましく用いられる光源3として、例
えばパルス光源の例にキセノンフラッシュランプ等のフ
ラッシュランプ、窒素レーザー及び窒素レーザー励起の
色素レーザー等があり、また定常光源の例にキセノンラ
ンプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ等やLED、半導体
レーザー等がある。
試料キャビティーl内の測定試料2を光源3によりパル
ス光励起する。この光源3は測定試料2にパルス状の光
を照射可能であれば光源そのものは制限されず、各種ラ
ンプ、ガスレーザー、固体レーザー、半導体レーザー等
のレーザー及びLED等の固体発光素子等を用いること
ができる。そして好ましく用いられる光源3として、例
えばパルス光源の例にキセノンフラッシュランプ等のフ
ラッシュランプ、窒素レーザー及び窒素レーザー励起の
色素レーザー等があり、また定常光源の例にキセノンラ
ンプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ等やLED、半導体
レーザー等がある。
前記パルス光励起に起因する過渡光伝導現象を、マイク
ロ波光伝導測定装置Aにより検出する。このマイクロ波
光伝導測定装置Aは測定試料2の温度を測定する温度測
定部4と、測定温度情報を電気信号とし出力可能な測定
温度情報出力部5と、連続温度掃引可能な温度制御部6
と、マイクロ波光伝導測定部7、マイクロ波光伝導シグ
ナル出力部8とから構成されている。
ロ波光伝導測定装置Aにより検出する。このマイクロ波
光伝導測定装置Aは測定試料2の温度を測定する温度測
定部4と、測定温度情報を電気信号とし出力可能な測定
温度情報出力部5と、連続温度掃引可能な温度制御部6
と、マイクロ波光伝導測定部7、マイクロ波光伝導シグ
ナル出力部8とから構成されている。
前記測定試料2は一旦冷却後連続温度掃引可能な温度制
御部6により温度制御されつつ連続的な温度上昇により
、リアルタイムで過渡光伝導現象が測定される。
御部6により温度制御されつつ連続的な温度上昇により
、リアルタイムで過渡光伝導現象が測定される。
そしてマイクロ波光伝導シグナル出力部8から出力され
る前記過渡伝導現象に関する時系列電気信号は波形処理
装置Bの波形入力部9に入力される。この波形処理装置
Bは波形入力部9、波形処理部10及び波形処理出力部
11とから構成されている。そしてこの波形処理装置B
は時系列電気信号を入力し、この入力時系列電気信号の
各時刻での入力電気シグナルに対応する時系列電気信号
を電気的処理を加えることによって出力する。波形処理
装置Bはこのような機能を有していれば特に限定されな
い。
る前記過渡伝導現象に関する時系列電気信号は波形処理
装置Bの波形入力部9に入力される。この波形処理装置
Bは波形入力部9、波形処理部10及び波形処理出力部
11とから構成されている。そしてこの波形処理装置B
は時系列電気信号を入力し、この入力時系列電気信号の
各時刻での入力電気シグナルに対応する時系列電気信号
を電気的処理を加えることによって出力する。波形処理
装置Bはこのような機能を有していれば特に限定されな
い。
前記波形処理装置Bからの出力とマイクロ波光伝導測定
装置Aの測定温度情報出力部5からの出力は計算機Cの
データ入力部12に入力される。この計算機Cはデータ
入力部12と、データ処理部13、データ出力部14を
有するデータ処理系り及びシステム制御部15、システ
ム制御データ出力部16を有するシステム制御系Eを備
えている。そしてデータ処理、系りにおいて、波形処理
装置Bから電気信号として出力された過渡光伝導現象に
関する情報と、マイクロ波光伝導測定装置Aの測定温度
情報出力部5より電気信号として出力される温度情報を
関連づけてデータ処理される。
装置Aの測定温度情報出力部5からの出力は計算機Cの
データ入力部12に入力される。この計算機Cはデータ
入力部12と、データ処理部13、データ出力部14を
有するデータ処理系り及びシステム制御部15、システ
ム制御データ出力部16を有するシステム制御系Eを備
えている。そしてデータ処理、系りにおいて、波形処理
装置Bから電気信号として出力された過渡光伝導現象に
関する情報と、マイクロ波光伝導測定装置Aの測定温度
情報出力部5より電気信号として出力される温度情報を
関連づけてデータ処理される。
一方システム制御系Eは所定のプログラムによって光源
3とマイクロ波光伝導測定装置Aの温度制御部6及び波
形処理装置Bをシステム制御するようになっている。こ
のようにしてマイクロ波光伝導測定装置Aの温度制御部
6により測定試料2の測定温度を連続的に変化させつつ
前記光源3の操作によりパルス光励起を繰返し、複数の
温度での過渡光伝導現象に関する情報を前記波形処理装
置Bから出力する。これにより、前記のように計算機C
でデータ処理される。
3とマイクロ波光伝導測定装置Aの温度制御部6及び波
形処理装置Bをシステム制御するようになっている。こ
のようにしてマイクロ波光伝導測定装置Aの温度制御部
6により測定試料2の測定温度を連続的に変化させつつ
前記光源3の操作によりパルス光励起を繰返し、複数の
温度での過渡光伝導現象に関する情報を前記波形処理装
置Bから出力する。これにより、前記のように計算機C
でデータ処理される。
この発明によるパルス光励起による電子の熱放出確率の
温度依存性を示す測定結果の一例をffJz図に例示す
る。
温度依存性を示す測定結果の一例をffJz図に例示す
る。
測定試料はゼラチン中に分散された約1gmへ面体のA
gBr写真乳剤微結晶をTACフイルム上に公知の方法
によって塗布したもを用いている。従来の測定装置によ
る測定結果を黒点で示し、この発明による測定結果を白
点で示している。
gBr写真乳剤微結晶をTACフイルム上に公知の方法
によって塗布したもを用いている。従来の測定装置によ
る測定結果を黒点で示し、この発明による測定結果を白
点で示している。
ところで従来の測定装置では、1回の温度掃引では1点
しかプロントできず、この測定値は4回の温度掃引によ
って得た。また測定値もバラツキがありそのものの信頼
性も低く再現性も悪い。この発明は1回の温度掃引で4
点の測定値が得られ大幅な測定時間の短縮が達成できる
。そしてアレニウスプロットにより電子トランプの深さ
に相当する活性化エネルギーが得られ、測定値にバラツ
キがなく温度変化に対して直線性があり信頼性と、測定
値の再現性が向上した。
しかプロントできず、この測定値は4回の温度掃引によ
って得た。また測定値もバラツキがありそのものの信頼
性も低く再現性も悪い。この発明は1回の温度掃引で4
点の測定値が得られ大幅な測定時間の短縮が達成できる
。そしてアレニウスプロットにより電子トランプの深さ
に相当する活性化エネルギーが得られ、測定値にバラツ
キがなく温度変化に対して直線性があり信頼性と、測定
値の再現性が向上した。
発明の効果
この発明は前記のように、測定試料を光源でパルス光励
起し、これに起因する過渡光伝導現象を温度制御部によ
り、試料の測定温度を連続的に変化させつつ検出するよ
うになしたから、材料の評価において温度変化での変化
領域及び変化時間の制約や、温度変化での最高温度の」
二限及び変化時間の上限に制約がなくなり、種々の全て
の電子材料についてそれらの使用用途からの要求に起因
する極めて種々雑多の性質、形状及び形態の違いに無関
係に、それら全ての材料中の電子トラップ及び/または
正孔トラップの定性的かつ定量的な検出が可能となる。
起し、これに起因する過渡光伝導現象を温度制御部によ
り、試料の測定温度を連続的に変化させつつ検出するよ
うになしたから、材料の評価において温度変化での変化
領域及び変化時間の制約や、温度変化での最高温度の」
二限及び変化時間の上限に制約がなくなり、種々の全て
の電子材料についてそれらの使用用途からの要求に起因
する極めて種々雑多の性質、形状及び形態の違いに無関
係に、それら全ての材料中の電子トラップ及び/または
正孔トラップの定性的かつ定量的な検出が可能となる。
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
は電子の熱放出確率の温度依存性を示す図である。 A・・・マイクロ波光伝導測定装置 B・・・波形処理
装置 C・・・計算機 D・・・データ処理系 E・・
・システム制御系 2・・・測定試料 3・・・光源
6・・・温度制御部 第1図 ] 第2図 (secl) 1000/T (に)
は電子の熱放出確率の温度依存性を示す図である。 A・・・マイクロ波光伝導測定装置 B・・・波形処理
装置 C・・・計算機 D・・・データ処理系 E・・
・システム制御系 2・・・測定試料 3・・・光源
6・・・温度制御部 第1図 ] 第2図 (secl) 1000/T (に)
Claims (1)
- 測定試料中に誘起される過渡光伝導現象から材料の評価
を行なう材料評価装置において、前記測定試料をパルス
光励起する光源と、前記測定試料の測定温度を連続的に
変化させる温度制御部を備え過渡光伝導現象に関する情
報を連続的に出力するマイクロ波光伝導測定装置とから
なることを特徴とする材料評価装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16881083A JPS6060536A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 材料評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16881083A JPS6060536A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 材料評価装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6060536A true JPS6060536A (ja) | 1985-04-08 |
Family
ID=15874907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16881083A Pending JPS6060536A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 材料評価装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6060536A (ja) |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP16881083A patent/JPS6060536A/ja active Pending
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