JPS6060542A - 材料評価装置 - Google Patents

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。

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
半心体素子材料、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ンプ及び正
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ンプ及び／ま
たは正孔トラッ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。具
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
、筋状としては大きな単結晶半導体から１ｇｍ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膜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Ｌ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。

このため発明者等は、測定に当って測定部＞′＋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）付近にまで、一旦冷却しその後前
記デユア−内の液体窒素を排出し、自然放置による温度
上昇を行なわせパルス光励起による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装置を開発
した。ところでこの測定試料の温度変化は、最低温度が
前記窒素温度付近であり、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、パルス光励起により測定試料中に誘起される過渡
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
ラップ及び／または正孔トランプ等の数、熱エネルギー
深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ｌ断面積に大きく依存する。其体的には、前記種
々の電子材料それぞれの被測定試料により、この測定試
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
性奢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。

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
、連続温度掃引可能な温度制御部を備え、これにより材
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／または正孔ト
ラップの定量的かつ定量的な検出が可能な試料評価装置
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、パルス光励起
による測定試料中に誘起される過渡光伝導現象から材料
の評価を行なうマイクロ波光伝導測定装置において、測
定試料の測定温度情報を得る温度測定部と、この測定温
度情報を電気信号として出力する測定温度情報出力部と
、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、複数の温度での過渡光伝導現象に関する情
報を再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。

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１内の測定試料２を光ｓ３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。

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一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人力し、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。例えば、１９８３年版Ｙ）ＩＰ　ｒ電子応用測定器
」カタログに記載されているウェーブフオームレコーダ
、シグナルアナライザ、Ａ／Ｄコン／＜−タ等がある。

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１ｚ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
形処理部ＷＢ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ｎ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第２図に上げる。

測定試料はゼラチン中に分散された約１用ｍ八面体のＡ
ｇＢｒ写真乳剤微結晶をＴＡＣフィルム上に公知の方法
によって塗布したちを用いている。従来の測定方式によ
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
しかプロットできず、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ッ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、このパルス光励起に起因する
過渡光伝導現象を温度制御部により、試料測定温度を連
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
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／または正孔トラッ
プの定性的かつ定量的な検出が可能となり、しがも測定
値の信頼性及び再現性が向上する。

【図面の簡単な説明】

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　６・・・温度制
御部第１図 第２図 （ｓｅｃｌ） １　、・ １ｏ００／Ｔ　（に）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルス光励起による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マイクロ波光伝導測定装置
   において、測定試料の測定温度情報を得る温度測定部と
   、この測定温度情報を電気信号として出力する測定温度
   情報出力部と、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、複数の温度での過渡光伝導現
   象に関する情報を得ることを特徴とする材料評価装置