LT5463B - Method for the determination of the photoconductivity type in semiconductor crystals - Google Patents
Method for the determination of the photoconductivity type in semiconductor crystals Download PDFInfo
- Publication number
- LT5463B LT5463B LT2006033A LT2006033A LT5463B LT 5463 B LT5463 B LT 5463B LT 2006033 A LT2006033 A LT 2006033A LT 2006033 A LT2006033 A LT 2006033A LT 5463 B LT5463 B LT 5463B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- semiconductor
- excitation
- photoconductivity
- type
- optical
- Prior art date
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 24
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005404 monopole Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Description
Siūlomas būdas yra iš medžiagų metrologijos srities ir yra skirtas momentinio fotolaidumo tipo nustatymui fotorefraktyviuose puslaidininkiniuose kristaluose, kai nepusiausvirieji krūvininkai yra generuojami iš giliųjų lygmenų apšviečiant tiriamąjį kristalą reikiamo bangos ilgio šviesos impulsais. Momentinis fotolaidumo tipas parodo, kad tiriamuoju laiko momentu šviesa sužadintame puslaidininkyje vyrauja nepusiausvirieji elektronai (n tipas) arba skylės (p tipas). Fotolaidumo tipas yra svarbi puslaidininkinių medžiagą skirtų optoelektronikos įrenginiams, charakteristika, kurioje slypi informacija apie krūvininkų generacijos iš giliųjų lygmenų ypatumus bei šių lygmenų kompensacijos laipsnį. Siūlomas būdas yra pilnai optinis, todėl bekontaktis ir neardantis tiriamojo objekto.The proposed method is from the field of materials metrology and is intended to determine the type of instantaneous photoconductivity in photorefractive semiconductor crystals, where non-semiconductor carriers are generated from deep levels by illuminating the test crystal with light pulses of the required wavelength. The instantaneous photoconductivity type indicates that at the time of the study the light excited semiconductor is dominated by non-equilibrium electrons (type n) or holes (p type). The type of photoconductivity is an important characteristic of semiconductor material for optoelectronic devices, which contains information about the peculiarities of the generation of charge carriers from the deep levels and the degree of compensation of these levels. The proposed method is fully optical and therefore non-contact and non-destructive to the test object.
Analogiškas metodas (toliau - analogas) fotolaidumo tipui nustatyti buvo pasiūlytas S. Juodkazio ir kt. (S. Juodkazis, V. Netiksis, M. Petrauskas, H. J. Eichler, B. Smandek, Y. Ding, „Contactless determination of the dominant photorefractive mobile charge by comparing cw and ps two-wave mixing“, Optics Communications, vol. 134 (1997) 227-232). Analogas yra paremtas fotorefraktyvinio stiprinimo matavimais dviejų bangų maišymo metodika. Yra atliekami du matavimų ciklai: stipraus impulsinio žadinimo pikosekundiniais šviesos impulsais režimu ir silpno žadinimo nenutrūkstamos veikos spinduliuote režimu. Stipraus žadinimo režime tiriamasis puslaidininkinis kristalas yra apšviečiamas dviem koherentiškais skirtingo intensyvumo pikosekundinės trukmės impulsų pluošteliais, kurie sukuria dinaminę diffakcinę gardelę. Tiriamasis kristalas yra išpjaunamas ir orientuojamas kristalografinių ašių atžvilgiu, pvz. dinaminės difrakcinės gardelės vektorius nukreipiamas išilgai kristalografinės [110] ašies. Žadinančios šviesos bangos ilgis ir energijos srauto tankis parenkami taip, kad nepusiausvirieji krūvininkai būtų generuojami iAn analogous method (hereinafter referred to as an analog) for determining the type of photoconductivity was proposed by S. Juodkazio et al. (S. Juodkazis, V. Nontiksis, M. Petrauskas, H. Eichler, B. Smandek, Y. Ding, "Contactless Determination of Dominant Photorefractive Mobile Charge by Comparison of Cw and Ps Two-Wave Mixing," Optics Communications, vol. 134 (1997) 227-232). The analogue is based on measurements of photorefractive amplification by a two-wave mixing technique. There are two measurement cycles: high pulse excitation in picosecond light pulse mode and low excitation in continuous mode. In the strong excitation mode, the semiconductor crystal under investigation is illuminated by two coherent pulses of different intensities of picosecond duration, which produce a dynamic diffraction grating. The test crystal is cut and oriented with respect to the crystallographic axes, e.g. the dynamic diffraction lattice vector is oriented along the crystallographic [110] axis. The wavelength of the excitation light and the density of the energy flux are chosen so that the unbalanced charges are generated by
dvipakopiais ar dvifotoniniais šuoliais. Žadinimo režimo sąlygos priklauso nuo puslaidininkio (pvz., « GaAs, CdTe galima naudoti 1064 nm bangos ilgio šviesą kurios energijos srauto tankis ~ 10 - 100 mJ/cm2). Yra matuojamas silpnesniojo pluoštelio pralaidumo pokytis ΔΤ pasirinktai kristalo padėčiai, sukeltas stipresniojo žadinančio pluoštelio. Iš pralaidumo ΔΤ/Τ (čia T - pralaidumas, kai stipresnis žadinimo pluoštelis uždengtas) suskaičiuojamas fotorefraktyvaus stiprinimo koeficientasin two-step or two-photon jumps. The excitation mode conditions depend on the semiconductor (eg «GaAs, CdTe can use 1064 nm wavelength light with energy density ~ 10 - 100 mJ / cm 2 ). The change in transmittance ΔΤ of the weaker fiber for the selected crystal position caused by the stronger excitation beam is measured. From the transmittance ΔΤ / Τ (where T is the transmittance when the stronger excitation beam is covered), the photorefractive gain is calculated
Γ naudojant apytikslę priklausomybę ΔΤ/Τ « (Γ ± Aa)L, čia Δα yra sugerties koeficiento pokytis, L - kristalo storis. Sukant kristalą išmatuojama priklausomybė Γ=ίι(φ), čia φ žymi kampą tarp kristalografinės [110] ašies ir dinaminės difrakcinės gardelės vektoriaus. Yra daroma prielaida, kad stipraus žadinimo režime kristale susidaro Demberio elektrinis laukas tarp elektronų ir skylių, kurio kryptį lemia judresni elektronai, todėl išmatuotoji priklausomybė r=fj(φ) yra būdinga elektroninio fotolaidumo tipo kristalams. Po to išmatuojama priklausomybė Γ=Γ?(φ) silpno žadinimo režime, kai žadinimui naudojamas nuolatinės veikos lazerinis šaltinis, kurio bangos ilgis ir galios tankis turi būti parinkti taip, kad nepusiausvirieji krūvininkai būtų generuojami iš giliųjų lygmenų. Kristalo ‘ fotolaidumo tipas nustatomas palyginus Γ=ί2(φ) su Γ=ίι(φ): jei šių priklausomybių kitimo fazės sutampa, tai kristalas yra elektroninio fotolaidumo tipo, o jei priklausomybės yra priešingos fazės skylinio fotolaidumo tipo.Γ using the approximate dependence ΔΤ / Τ «(Γ ± Aa) L, where Δα is the change in the absorption coefficient, L is the thickness of the crystal. Rotation of a crystal measures the dependence Γ = ίι (φ), where φ denotes the angle between the crystallographic [110] axis and the dynamic diffraction lattice vector. It is assumed that in a strong excitation mode, a Dember electric field is formed in the crystal between electrons and holes, whose direction is determined by the more mobile electrons, so that the measured dependence r = fj (būd) is characteristic of an electron photoconductivity type crystal. The dependence Γ = Γ? (Φ) is then measured in the low-excitation mode using a continuous-mode laser source whose wavelength and power density must be selected so that the unbalanced charges are generated from the deep levels. The type of photoconductivity of a crystal is determined by comparing Γ = ί 2 (φ) with Γ = ίι (φ): if the phases of these dependencies coincide, then the crystal is of the electronic photoconductivity type, and if the dependencies are of the opposite phase hole photoconductivity.
Analogas turi kelis esminius trūkumus. Analogas išnaudoja elektrooptinį netiesiškumą, kurio dėka vyksta energijų mainai tarp pluoštelių, todėl analogas tinkamas tik didelio elektrooptinio koeficiento kristalams be centrinės simetrijos. Šviesos interferencinio lauko sukeltas sugerties koeficiento pokytis, kuris nepriklauso nuo kristalo orientacijos, gali apsunkinti stiprinimo koeficiento Γ nustatymą. Analogo būdui yra reikalinga tiksli kristalo padėties orientacija kristalografinių ašių atžvilgiu. Analogo techninė realizacija yra sudėtinga ir brangi, nes reikia panaudoti du skirtingus lazerinius šviesos šaltinius ir dvi optines schemas.The analog has several fundamental disadvantages. The analog takes advantage of the electro-optical nonlinearity, which results in an exchange of energy between the beams, so the analog is only suitable for crystals with a high electro-optical coefficient without central symmetry. The change in the absorption coefficient caused by the light interference field, which is independent of the crystal orientation, may make it difficult to determine the gain factor Γ. The analogue method requires precise orientation of the crystal relative to the crystallographic axes. The technical realization of the analogue is complicated and expensive because it requires the use of two different laser light sources and two optical circuits.
Siūlomas būdas leidžia pašalinti išvardintus analogo trūkumus. Siūlomame būde, kuriame du interferuojantys žadinimo pluošteliai užrašo dinaminę difrakcinę gardelę, naujai yra įvedamas papildomas zonduojantis pluoštelis, matuojamos šio pluoštelio difrakcijos efektyvumo laikinės priklausomybės prie skirtingų žadinimo energijos tankių ir gardelės periodą nustatoma efektinio difuzijos koeficiento priklausomybė nuo žadinimo energijos srauto tankio, o iš šių priklausomybių sprendžiama apie kristalo fotolaidumo tipą. Siūlomas būdas nereikalauja specialios bandinio orientacijos bei jo sukimo, o tiriamasis kristalas nebūtinai turi pasižymėti elektrooptiniu efektu. Būdui realizuoti pakanka vieno spinduliuotės šaltinio, kuris leidžia keisti žadinimo intensyvumą plačiose ribose ir pasiekti tiek silpno, tiek ir stipraus (bipolinio) žadinimo režimus.The proposed method makes it possible to eliminate the disadvantages of the analogue listed above. In the proposed method, in which two interfering excitation beams record a dynamic diffraction grating, an additional probing beam is introduced, the time dependence of the diffraction efficiency of this beam on different excitation energy densities is measured and the effective diffusion coefficient is determined from the type of photoconductivity of the crystal is decided. The proposed method does not require special specimen orientation and rotation, and the test crystal does not necessarily have an electro-optical effect. One source of radiation is sufficient to implement the method, which allows varying the excitation intensity over a wide range and achieving both weak and strong (bipolar) excitation modes.
\ Siūlomas būdas yra paremtas fizikiniu reiškiniu, kai, dominuojant krūvininkų generacijai iš giliųjų lygmeną nepusiausvirųjų krūvininkų pernaša yra veikiama vidinio elektrinio lauko. Vidinis iThe proposed method is based on the physical phenomenon, where the generation of charge carriers from the deep level to unbalanced charge carriers is exposed to an internal electric field. Internal i
elektrinis laukas Esc yra sukuriamas apšviečiant puslaidininkį erdviškai moduliuoto intensyvumo šviesos lauku, kurio šviesos kvanto energija yra pakankama gilaus lygmens fotojonizacijai, bet mažesnė už puslaidininkio draustinių energijų tarpą. Šviesos kvantai jonizuoja giliuosius lygmenis ir taip sukuria nepusiausviruosius krūvininkus, kurie dėl difuzijos persiskirsto erdvėje ir sąlygoja vidinio elektrinio lauko atsiradimą tarp judrių krūvininkų ir nejudrių jonizuotų defektą Vidinis elektrinis laukas, priklausomai nuo dominuojančių krūvininkų ženklo, skirtingai veikia elektronų difuziją, todėl matuojant elektronų “efektinio” (t.y. įtakoto elektrinio lauko) difuzijos koeficiento Def priklausomybę nuo žadinimo energijos srauto tankio ir lyginant jo vertę su bipolinio difuzijos koeficiento Db verte galima nustatyti kristalo fotolaidumo tipą. Bipolinis difuzijos koeficientas yra apibrėžiamas kaip DB=2DnDp/(Dn+Dp), čia Dn ir Dp yra elektronų ir skylių monopoliniai difuzijos koeficientai. Db vertė yra išmatuojama stipraus žadinimo atveju, kai nepusiausvirieji krūvininkai generuojami dvipakopių ar dvifotoninių šuoliu metu, todėl elektronų ir skylių tankiai yra vienodi.the electric field Esc is created by illuminating a semiconductor with a spatially modulated intensity light field, the light quantum energy of which is sufficient for deep-level photoionization but less than the semiconductor energy gap. Light quanta ionize deep levels to create unbalanced charge carriers, which, due to diffusion, redistribute space and cause an internal electric field between mobile and non-stationary ionized defects. The dependence of the diffusion coefficient Def (ie the influence of the electric field) on the excitation energy flux density and comparing its value with the value Db of the bipolar diffusion coefficient can be used to determine the type of photoconductivity of the crystal. The bipolar diffusion coefficient is defined as DB = 2D n Dp / (D n + Dp), where D n and D p are the monopole diffusion coefficients of electrons and holes. The Db value is measured in the case of strong excitation, where unbalanced charge carriers are generated in two-step or two-photon jumps, resulting in the same electron and hole densities.
Efektinis difuzijos koeficientas Def siūlomame būde matuojamas išsigimusio keturių bangų maišymo metodu. Optinę matavimo schemą (Fig. 1) sudaro lazerinis impulsinės spinduliuotės šaltinis 1, optinis daliklis 2, pirminis optinio kaupinimo pluoštelis 3, optinis daliklis 4, du optinio žadinimo pluošteliai 5 ir 6, Glano poliarizacinė prizmė 7, optinis daliklis 8, optinio žadinimo kanalo dalis 9, tiriamasis bandinys 10, optinio zondavimo pluoštelis 11, optinio vėlinimo įrenginys 12, pro bandinį praėjusio zondavimo pluoštelio dalis 13, difragavęs pluoštelis 14, fotodetektoriai FD1, FD2, FD3 ir duomenų surinkimo blokas 15. Schemos elementų paskirtis - suformuoti optinio žadinimo kanalus, nukreipti juos į tiriamąjį puslaidininkio kristalą, zonduojančiu pluošteliu sekti vyksmus tiriamajame kristale ir registruoti jų ypatumus pagal zonduojančio pluoštelio diffagavusios dalies charakteristikas.The effective diffusion coefficient Def in the proposed method is measured by the degenerate four-wave mixing method. The optical measuring scheme (Fig. 1) consists of a laser pulse source 1, an optical divider 2, a primary optical storage beam 3, an optical divider 4, two optical excitation beams 5 and 6, a Glan polarization prism 7, an optical divider 8, 9, test sample 10, optical probe beam 11, optical delay device 12, probe beam portion 13, diffraction beam 14, photodetectors FD1, FD2, FD3, and data acquisition unit 15. The purpose of the circuit elements is to form optical excitation channels, to direct them into the semiconductor crystal to be studied, the probe beam to follow the events in the test crystal and to record their peculiarities according to the characteristics of the diffracting part of the probe beam.
Efektinis difuzijos koeficientas Def puslaidininkinėje medžiagoje yra matuojamas taip. Lazerinės spinduliuotės pluoštelis iš lazerinio šaltinio 1 (pvz. impulsinio pikosekundinio lazerio spinduliuotė, kurios kvanto energija hv= 1,17 eV) optiniu dalikliu (pvz. dielektriniu dalinio atspindžio veidrodžiu) dalinamas į du pluoštelius. 80-90 % pirminio pluoštelio energijos suformuoja optinio žadinimo pluoštelį 3, kuris optiniu dalikliu 4 padalinamas į du vienodo intensyvumo optinio žadinimo pluoštelius 5 ir 6. Elektrinio lauko komponentė optinio žadinimo pluošteliuose yra vertikalios poliarizacijos. Optinio žadinimo pluoštelio 5 kelyje yra patalpinama Glano poliarizacinė prizmė, orientuota tokiu būdu, kad vertikaliai poliarizuota šviesa (pluoštelis 5) būtų praleidžiama. Optinis daliklis 8 (stiklo plokštelė) yra įstatomas žadinimo pluoštelio 6 kelyje ir atspindi dalį (~4%) energijos į fotodetektorių FD1. Optiniai pluošteliai 5 ir 6 vienu metu susikerta bandinyje 10 kampu Θ, interferuoja ir suformuoja dinaminę difrakcinę laisvųjų krūvininkų gardelę, charakterizuojamą gardelės periodu A=A72sin(0/2), čia λ žymi žadinimo pluoštelio bangos ilgį. Optinis zondavimo pluoštelis 11, suformuotas optiniu dalikliu 2, patenka į optinį vėlinimo įrenginį 12 ir yra nukreipiamas į dinaminę difrakcinę gardelę Brego kampu. Išsigimusio keturių bangų maišymo atveju (zonduojančio ir sužadinančių impulsų bangos ilgis yra viendas) pluoštelių 11 ir 6 padėtis erdvėje turi tiksliai sutapti, o sklidimo kryptys turi būti priešingos. Zondavimo pluoštelio 11 poliarizacija turi būti tiesinė ir statmena žadinimo pluoštelių poliarizacijai. Pro bandinį praėjusio zondavimo pluoštelio dalis 13 yra nukreipiama į fotodetektorių FD2. Nuo dinaminės difrakcinės gardelės difragavęs pluoštelis 14 Glano prizmėje yra atspindimas į detektorių FD3. Fotodetektoriai FD1, FD2 ir FD3 perduoda proporcingus registruojamoms energijoms elektrinius signalus į elektroninį duomenų surinkimo bloką 15. Iš surinktų duomenų suskaičiuojamas momentinis difrakcinis efektyvumas η, apibrėžiamas kaip difragavusiojo pluoštelio 14 energijos ir praėjusiojo pro tiriamąjį bandinį zondavimo pluoštelio energijų santykis η = Id/Ip, matuojamas fotodetektoriais FD3 ir FD2.The effective diffusion coefficient Def in a semiconductor material is measured as follows. A laser beam from a laser source 1 (eg, a pulsed picosecond laser having a quantum energy hv = 1.17 eV) is divided into two beams by an optical divider (eg, a dielectric partial reflection mirror). 80-90% of the primary beam energy forms an optical excitation beam 3, which is divided by optical divider 4 into two optical excitation beams 5 and 6. The electric field component of the optical excitation beams has vertical polarization. In the path of the optical excitation beam 5 is placed a Glan polarization prism oriented in such a way that vertically polarized light (beam 5) is omitted. The optical divider 8 (glass plate) is inserted in the path of the excitation beam 6 and reflects a portion (~ 4%) of the energy into the photo detector FD1. Optical fibers 5 and 6 intersect in the specimen at an angle of 10 inter, interfering with and forming a dynamic diffractive free-charge lattice, characterized by a lattice period A = A72sin (0/2), where λ denotes the wavelength of the excitation beam. The optical probing beam 11 formed by the optical divider 2 enters the optical delay device 12 and is directed to a dynamic diffraction grating at Breg angle. In the case of abnormal four-wave mixing (the wavelength of the probing and excitation pulses is one), the spatial positions of the beams 11 and 6 must be exactly the same and the directions of propagation must be opposite. The polarization of the probe beam 11 must be linear and perpendicular to the polarization of the excitation beams. A portion 13 of the probe beam passed through the specimen is directed to the photo detector FD2. The beam diffracted from the dynamic diffraction grating in the 14 Glan prism is reflected to the FD3 detector. The photodetectors FD1, FD2 and FD3 transmit electrical signals proportional to the recorded energies to the electronic data acquisition unit 15. From the data collected, the instantaneous diffraction efficiency η, defined as the ratio of the energy of the diffractive beam 14 to the probe beam passed through the test sample, η = Id / photodetectors FD3 and FD2.
Efektiniam difuzijos koeficientui Def, atitinkančiam tam tikrą žadinimo energijos srauto tankį E, nustatyti yra matuojamos laikinės difrakcijos efektyvumo priklausomybės ų=f(At), čia At žymi optinį zondo vėlinimą žadinančių impulsų atžvilgiu. Yra parenkama tokia optinio vėlinimo įrenginio 12 padėtis, kad zonduojantis impulsas pasiektų bandinį praėjus At, laiko tarpui nuo dinaminės gardelės sukūrimo ir pamatuojamas šį vėlinimą atitinkantis difrakcijos efektyvumas η,, po to procedūra kartojama įvairioms At vertėms. Laikinėje priklausomybėje turi būti pamatuotos ir kelios η vertės, atitinkančios neigiamas At vertes, kurios parodo foninį FD3 apšvietimą. Difrakcijos efektyvumo laikinė priklausomybė tam tikrame taške Atį yra aproksimuojama eksponente η~βχρ(2t/xo), kur το - gardelės irimo trukmė. Matuojant laikinę difrakcijos efektyvumo priklausomybę įvairioms kampo tarp žadinančių pluoštelių 5 ir 6 vertėms yra išmatuojama gardelės irimo trukmės το priklausomybė nuo dinaminės difrakcinės gardelės periodo Λ. Išmatuota funkcija το'=ί(Α'2) yra aproksimuojama tiese 1/tg=1/tr + 4n2D/A2, iš kurios polinkio suskaičiuojamas difuzijos koeficientas D; čia tr žymi nepusiausvirųjų krūvininkų gyvavimo trukmę. Difuzijos koeficiento vertės nustatomos kelioms energijos srauto tankio vertėms Ei<E2<...<En. Ei vertė turi būti mažesnė už energijos srauto tankio Eb vertę, reikalingą sukurti bipolinei krūvininkų plazmai, o En - artimas ar didesnis už Eb vertę, kuri priklauso nuo tiriamosios medžiagos savybių. Medžiagos fotolaidumo tipas nustatomas iš Def priklausomybės nuo E. Jei Def vertė, išmatuota mažoms energijos srauto tankio vertėms (Ei<Eb), yra didesnė už Db ir mažėja didinant žadinimo energijos srauto tankį, tai puslaidininkis yra p fotolaidumo tipo (optiškai sužadintame puslaidininkyje dominuoja skylės). Jei Def vertė, išmatuota mažoms energijos srauto tankio vertėms (Eį<Eb), yra mažesnė už Db ir didėja didinant žadinimo energijos srauto tankį tai puslaidininkis yra n fotolaidumo tipo (optiškai sužadintame puslaidininkyje dominuoja elektronai).To determine the effective diffusion coefficient Def corresponding to a given excitation energy flux density E, the time diffraction efficiency dependencies Δ = f (At) are measured, where At denotes the optical probe delay with respect to the excitation pulses. The position of the optical delay device 12 is selected such that the probing pulse reaches the specimen after At, a period of time after the dynamic grating has been established, and the diffraction efficiency η corresponding to this delay is measured, and the procedure is repeated for various values of At. Multiple η values must also be measured as a function of time, corresponding to negative values of At, which reflect the background illumination of FD3. The temporal dependence of the diffraction efficiency at a given point Aty is approximated by the exponent η ~ βχρ (2t / xo), where το is the decay time of the lattice. By measuring the temporal dependence of the diffraction efficiency on various values of the angle between the excitation beams 5 and 6, the dependence of the lattice decay time το on the dynamic diffraction lattice period Λ is measured. The measured function το '= ί (Α' 2 ) is approximated by 1 / tg = 1 / tr + 4n 2 D / A 2 , from which the diffusion coefficient D is calculated; where tr denotes the lifetime of the unbalanced charge carriers. The diffusion coefficient values are determined for several energy flux density values Ei <E2 <... <E n . The value of Ei must be less than the Eb value required to generate the bipolar charge plasma, and E n must be close to or greater than Eb, which depends on the properties of the test substance. The type of photoconductivity of a material is determined from the dependence of Def on E. If the Def value measured for low energy flux density values (Ei <Eb) is greater than Db and decreases with increasing excitation energy flux density, then the semiconductor is of the p photoconductivity type ). If the value of Def, measured for low energy flux density values (E <Eb), is less than Db and increases with increasing excitation energy flux density, then the semiconductor is of the n photoconductivity type (optically excited semiconductor is dominated by electrons).
Fotolaidumo tipo nustatymo pasiūlytuoju būdu pavyzdys pateiktas Fig. 2. Efektinio difuzijos koeficiento Def priklausomybė nuo žadinimo energijos srauto tankio buvo išmatuota dviejuose skirtingo legiravimo InP kristaluose (geležimi legiruotas kristalas pažymėtas InPl, o nelegiruotas InP2). Kristale InPl keliant žadinimo energijos srauto tankį nuo E = 0,3 mJ/cm2 iki E = 2,4 mJ/cm2 DEf vertė sumažėjo nuo 11 cm2/s iki 7 cm2/s. Kristale InP2 keliant žadinimo energijos srauto tankį nuo E = 0,3 mJ/cm2 iki E = 2,4 mJ/cm2 Def vertė padidėjo nuo 0,5 cm2/s iki 8 cm2/s. Išmatuotosios Def priklausomybės nuo E parodo, kad fotolaidumas InPl kristale yra p tipo, o InP2 - h tipo.An example of a photoconductivity type determination by the proposed method is shown in Figs. 2. The dependence of the effective diffusion coefficient Def on the excitation energy flux density was measured in two different doped InP crystals (the iron doped crystal is labeled InPl and the unalloyed InP2). As the crystal InPl increased the excitation energy flux density from E = 0.3 mJ / cm 2 to E = 2.4 mJ / cm 2, the D E f value decreased from 11 cm 2 / s to 7 cm 2 / s. With crystal InP2 increasing the excitation energy flux density from E = 0.3 mJ / cm 2 to E = 2.4 mJ / cm 2, the Def value increased from 0.5 cm 2 / s to 8 cm 2 / s. The measured Def dependencies on E indicate that the photoconductivity in the InPl crystal is of the p type and InP2 is of the h type.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2006033A LT5463B (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Method for the determination of the photoconductivity type in semiconductor crystals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2006033A LT5463B (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Method for the determination of the photoconductivity type in semiconductor crystals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2006033A LT2006033A (en) | 2007-11-26 |
| LT5463B true LT5463B (en) | 2008-01-25 |
Family
ID=38663096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2006033A LT5463B (en) | 2006-05-03 | 2006-05-03 | Method for the determination of the photoconductivity type in semiconductor crystals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT5463B (en) |
-
2006
- 2006-05-03 LT LT2006033A patent/LT5463B/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| S.JUODKAZIS ET AL: "Ciontactless determ. of the dominant photorefractive mobile charge", pages: 227 - 232 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2006033A (en) | 2007-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6972577B2 (en) | Voltage testing and measurement | |
| Taylor et al. | Enhanced Raman sensitivity using an actively stabilized external resonator | |
| CN114423137B (en) | Resonance laser interferometer for diagnosing particle number density in divertor plasma | |
| EP3907513B1 (en) | Current sensor based on the faraday effect in an atomic gas | |
| JP2021508049A (en) | A device that measures a specific electric and / or magnetic field in a conductor to transport power | |
| US20030067312A1 (en) | Voltage testing and measurement | |
| Littau et al. | Dynamics in a low‐temperature glass: Fast generation and detection of optical holes | |
| WO2018042971A1 (en) | Method and device for evaluating topological insulation from solid spin characteristics | |
| CN101806722A (en) | Transient saturated absorption spectrum test method of transient grating decay kinetics | |
| Benson et al. | REVIEW OF RECENT EXPERIMENTAL RESULTS FROM THE STANFORD 3µm FREE ELECTRON LASER | |
| Tabosa et al. | Nonlinear spectroscopy and optical phase conjugation in cold cesium atoms | |
| Chen et al. | Efficient pulsed photorefractive process in LiNbO 3: Fe for optical storage and deflection | |
| LT5463B (en) | Method for the determination of the photoconductivity type in semiconductor crystals | |
| Sutherland et al. | Two‐photon absorption and second hyperpolarizability measurements in diphenylbutadiene by degenerate four‐wave mixing | |
| Zavattini et al. | PVLAS: probing vacuum with polarized light | |
| Montjovet-Basset et al. | Incoherent Measurement of a Sub-10 kHz Optical Linewidth | |
| Harata et al. | Laser stimulated scattering microscope: A tool for investigating modified metallic surfaces | |
| Vernon et al. | Ultrafast radiation detection by modulation of an optical probe beam | |
| Fox et al. | Third harmonic generation as a structural probe of ion-implanted silicon | |
| Reponen et al. | Broadband transient full-Stokes luminescence spectroscopy with high sensitivity | |
| Beica | Development and Characterization of Auto-Locked Laser Systems and Applications to Photon Echo Lifetime Measurements | |
| Metje | Development and Application of a XUV Laser Light Source for Photoelectron Spectroscopy of Solutions | |
| Laidler | Laser induced damage in single crystal calcium fluoride | |
| Saathoff et al. | Testing Time Dilation on Fast Ion Beams | |
| Parsons | Detecting Ionising Radiation with Polarised Light |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20120503 |