RU117714U1 - QUALITY CONTROL DEVICE OF SEMICONDUCTOR QUANTUM-DIMENSIONAL HETEROSTRUCTURES - Google Patents
QUALITY CONTROL DEVICE OF SEMICONDUCTOR QUANTUM-DIMENSIONAL HETEROSTRUCTURES Download PDFInfo
- Publication number
- RU117714U1 RU117714U1 RU2011150325/28U RU2011150325U RU117714U1 RU 117714 U1 RU117714 U1 RU 117714U1 RU 2011150325/28 U RU2011150325/28 U RU 2011150325/28U RU 2011150325 U RU2011150325 U RU 2011150325U RU 117714 U1 RU117714 U1 RU 117714U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- output
- input
- voltage
- current
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
1. Устройство контроля качества полупроводниковых квантово-размерных гетероструктур, содержащее блок размещения образца, блок излучения, блок подачи напряжения, блок преобразования тока в напряжение, блок аналого-цифрового преобразования, блок управления, при этом первый его выход соединен с входом блока подачи напряжения, первый выход которого соединен с входом блока размещения образца, выход которого соединен с входом блока преобразования тока в напряжение, выход блока аналого-цифрового преобразования соединен с входом блока управления, второй выход которого соединен с входом блока излучения, а третий выход предназначен для связи с ЭВМ, при этом блок излучения оптически связан с образцом, размещенным в блоке размещения образца, отличающееся тем, что в него дополнительно введен блок дифференцирования, вход которого связан со вторым выходом блока преобразования тока в напряжение, а выход с третьим входом блока аналого-цифрового преобразования, второй вход которого связан с первым выходом блока преобразования тока в напряжение, а первый вход блока аналого-цифрового преобразования связан со вторым выходом блока подачи напряжения, при этом блок подачи напряжения содержит генератор пилообразного сигнала, связанный с масштабным усилителем, а оптическая мощность, создаваемая блоком излучения, находится в диапазоне (1-100) мВт. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок излучения выполнен в виде лазера или светодиода. 1. A device for quality control of semiconductor quantum-well heterostructures containing a sample placement unit, a radiation unit, a voltage supply unit, a current-to-voltage conversion unit, an analog-to-digital conversion unit, a control unit, while its first output is connected to the input of the voltage supply unit, the first output of which is connected to the input of the sample placement unit, the output of which is connected to the input of the current-to-voltage conversion unit, the output of the analog-to-digital conversion unit is connected to the input of the control unit, the second output of which is connected to the input of the radiation unit, and the third output is intended for communication with a computer , in this case, the radiation unit is optically connected with the sample placed in the sample placement unit, characterized in that it additionally includes a differentiation unit, the input of which is connected to the second output of the current-to-voltage conversion unit, and the output to the third input of the analog-to-digital conversion unit, whose second input is connected to the first output ohm of the current-to-voltage conversion unit, and the first input of the analog-to-digital conversion unit is connected to the second output of the voltage supply unit, while the voltage supply unit contains a sawtooth signal generator connected to a scale amplifier, and the optical power generated by the radiation unit is in the range ( 1-100) mW. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the radiation unit is made in the form of a laser or an LED.
Description
Полезная модель относится к области диагностики полупроводниковых квантово-размерных структур и может быть использована, в частности, для определения качества светодиодных структур с множественными квантовыми ямами InGaN/GaN.The utility model relates to the field of diagnostics of semiconductor quantum-dimensional structures and can be used, in particular, to determine the quality of LED structures with multiple InGaN / GaN quantum wells.
Известны устройства для исследования свойств полупроводниковых барьерных структур по вольт-фарадным характеристикам (Берман Л.С. «Емкостные методы исследования полупроводников». Л.: Наука, 1972. 104 с.; Зубков В.И., Соломонов А.В. «Автоматизированная установка для емкостных исследований полупроводников на базе МЦЕ-13АМ» // Изв. ЛЭТИ. 1986. Вып.365. С.97-100.), осуществляющие измерение емкости образца при различных напряжениях. Эти устройства включают источник напряжения, криостат, в камеру которого устанавливается исследуемый образец, и измеритель емкости, состоящий из генератора гармонического сигнала, измерительного емкостного моста и нуль-детектора. О свойствах полупроводниковых барьерных структур судят по вольт-фарадным характеристикам, которые получают путем подачи на образец напряжения, содержащего постоянную составляющую (которая задает точку вольт-фарадной характеристики, в которой производится измерение) и переменную составляющую малой амплитуды (измерительный сигнал). В измерителе емкости происходит уравновешивание емкостного моста, завершение которого фиксируется нуль-детектором. В результате измеряют значение емкости, соответствующее поданному на образец постоянному напряжению. Для измерения других точек вольт-фарадной характеристики изменяют постоянное напряжение на образце и уравновешивание емкостного моста повторяется. По полученным характеристикам судят о наличии в образце квантовых ям и делают вывод о качестве гетерограниц.Known devices for studying the properties of semiconductor barrier structures according to the capacitance-voltage characteristics (Berman LS "Capacitive methods for the study of semiconductors." L .: Nauka, 1972. 104 pp .; Zubkov VI, Solomonov AV “Automated installation for capacitive studies of semiconductors based on MTsE-13AM "// Izv. LETI. 1986. Issue 365. S.97-100.), which measure the capacitance of the sample at different voltages. These devices include a voltage source, a cryostat, in the chamber of which the sample under study is installed, and a capacitance meter, consisting of a harmonic signal generator, a measuring capacitive bridge, and a null detector. The properties of semiconductor barrier structures are judged by the capacitance-voltage characteristics, which are obtained by applying a voltage to the sample containing a constant component (which sets the point of the capacitance-voltage characteristic at which the measurement is made) and a variable component of small amplitude (measuring signal). In the capacitance meter, the capacitive bridge is balanced, the completion of which is fixed by a null detector. As a result, the capacitance value corresponding to the direct voltage applied to the sample is measured. To measure other points of the capacitance-voltage characteristic, a constant voltage across the sample is changed and the balancing of the capacitive bridge is repeated. The characteristics obtained are used to judge the presence of quantum wells in the sample and make a conclusion about the quality of heteroboundaries.
Недостатками устройств являются их сложность и низкая скорость проведения контроля качества, обусловленная тем, что уравновешивание измерительного емкостного моста представляет собой циклический процесс, включающий сравнение измеряемой емкости с эталоном, и изменение эталона в соответствии с результатами этого сравнения, происходящий до тех пор, пока измеряемая и эталонная емкости не совпадут. Скорость измерения при этом ограничена как быстродействием автоматики, производящей сравнение, так и процессами перезарядки емкостей.The disadvantages of the devices are their complexity and low speed of quality control, due to the fact that the balancing of the measuring capacitive bridge is a cyclic process, including comparing the measured capacitance with the standard, and changing the standard in accordance with the results of this comparison, as long as the measured and reference capacitance will not match. The measurement speed in this case is limited both by the speed of the automation performing the comparison and by the processes of recharging the capacities.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство (фиг.1) для исследования спектров фототока полупроводниковых структур (В.Л.Альперович, Н.Т.Мошегов, В.В.Попов, А.С.Терехов, В.А.Ткаченко, А.И.Торопов, А.С.Ярошевич. «Определение шероховатостей гетерограниц по спектрам фототока короткопериодных сверхрешеток AlAs/GaAs» // ФТТ. 1997. Т. 39, вып.11. с 2085).Closest to the claimed utility model is a device (Fig. 1) for studying the photocurrent spectra of semiconductor structures (V.L. Alperovich, N.T. Moshegov, V.V. Popov, A.S. Terekhov, V.A. Tkachenko, A.I. Toropov, A.S. Yaroshevich. "Determination of heterogeneity roughness from the photocurrent spectra of short-period AlAs / GaAs superlattices" // FTT. 1997. T. 39, issue 11. From 2085).
Устройство состоит из блока размещения образца 1, находящегося в измерительной камере 2, криостата 3, блока излучения 4, включающего лампу накаливания 5 и дифракционный монохроматор 6, модулятора оптического излучения 7, блока подачи напряжения 8, преобразователя тока в напряжение 9, резонансного усилителя 10, синхронного детектора 11, аналого-цифрового преобразователя 12 и блока управления 13.The device consists of a block for placing a sample 1 located in the measuring chamber 2, a cryostat 3, a radiation block 4, including an incandescent lamp 5 and a diffraction monochromator 6, an optical radiation modulator 7, a voltage supply unit 8, a current to voltage converter 9, a resonant amplifier 10, synchronous detector 11, analog-to-digital Converter 12 and the control unit 13.
Исследуемый образец устанавливают в блоке размещения образца 1. Криостат 3 понижает температуру в измерительной камере 2, в результате чего образец охлаждается до гелиевых температур. Свет от лампы накаливания 5 фокусируется на входную щель дифракционного монохроматора 6, который выделяет из него излучение заданной длины волны. Монохроматическое излучение с выходной щели монохроматора 6 проходит через модулятор 7, с выхода которого модулированное по световому потоку излучение проходит через оптическое окно измерительной камеры 2 и воздействует на образец. Блок подачи напряжения 8 задает напряжение на образце, при этом ток, протекающий через образец, проходит через блок преобразования тока в напряжение 9, сигнал с выхода которого поступает на резонансный усилитель 10, который усиливает полезную составляющую сигнала на частоте модулятора 7 и подает ее на первый вход синхронного детектора 11. На второй вход синхронного детектора 11 поступает опорный сигнал с модулятора 7, что позволяет выделить полезный сигнал, находящийся в фазе с опорным сигналом, и отфильтровать шумы, фаза которых хаотична. На выходе синхронного детектора формируется постоянное напряжение, пропорциональное фототоку через образец, которое переводится в цифровой вид аналого-цифровым преобразователем 12. Блок управления 13 подает сигналы управления монохроматору 6 и блоку подачи напряжения 8, и фиксирует значение фототока в цифровом виде, передаваемое аналого-цифровым преобразователем 12. Используя полученные данные, получают зависимость фототока образца от длины волны оптического излучения, по которой судят о шероховатости гетерограниц квантовых ям, содержащихся в образце.The test sample is installed in the sample placement unit 1. Cryostat 3 lowers the temperature in the measuring chamber 2, as a result of which the sample is cooled to helium temperatures. The light from the incandescent lamp 5 is focused on the entrance slit of the diffraction monochromator 6, which emits radiation of a given wavelength from it. Monochromatic radiation from the exit slit of the monochromator 6 passes through a modulator 7, from the output of which the radiation modulated by the light flux passes through the optical window of the measuring chamber 2 and acts on the sample. The voltage supply unit 8 sets the voltage across the sample, while the current flowing through the sample passes through the current to voltage conversion unit 9, the output signal of which is supplied to the resonant amplifier 10, which amplifies the useful component of the signal at the frequency of the modulator 7 and feeds it to the first input of the synchronous detector 11. The reference signal from the modulator 7 is received at the second input of the synchronous detector 11, which makes it possible to select a useful signal that is in phase with the reference signal and filter out noise whose phase is chaotic. At the output of the synchronous detector, a constant voltage is generated proportional to the photocurrent through the sample, which is digitized by an analog-to-digital converter 12. The control unit 13 supplies the control signals to the monochromator 6 and the voltage supply unit 8, and fixes the value of the photocurrent in digital form transmitted by analog-to-digital transducer 12. Using the obtained data, we obtain the dependence of the photocurrent of the sample on the wavelength of optical radiation, which is used to judge the roughness of the quantum well heterointerfaces, containing living in the sample.
Недостатками прототипа являются сложность устройства, а также низкая скорость проведения контроля качества полупроводниковых структур, обусловленная тем, что при фазочувствительном детектировании модулированного сигнала быстродействие, как правило, ограничено постоянной времени фильтра нижних частот, установленного в выходном каскаде синхронного детектора и осуществляющего усреднение сигнала во времени. Как правило, измерение одного значения фототока занимает несколько секунд. Для измерения же всей вольт-амперной характеристики требуется измерить сотни точек, в результате чего измерение занимает несколько минут.The disadvantages of the prototype are the complexity of the device, as well as the low speed of quality control of semiconductor structures, due to the fact that when phase-sensitive detection of the modulated signal, the speed is usually limited by the time constant of the low-pass filter installed in the output stage of the synchronous detector and averaging the signal over time. Typically, measuring a single photocurrent value takes several seconds. To measure the entire volt-ampere characteristic, hundreds of points are required, as a result of which the measurement takes several minutes.
Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства контроля качества полупроводниковых квантово-размерных гетероструктур, позволяющего достигать технический результат, заключающийся в упрощении устройства и увеличении скорости проведения измерений, приводящих к увеличению производительности контроля качества.The objective of the claimed utility model is to create a quality control device for semiconductor quantum-dimensional heterostructures, which allows to achieve a technical result consisting in simplifying the device and increasing the speed of measurements, leading to an increase in the quality control performance.
Полезную модель иллюстрируют следующие фигуры:The utility model is illustrated by the following figures:
Фиг.1 - устройство для исследования спектров фототока полупроводниковых структур (прототип);Figure 1 - device for studying the spectra of the photocurrent of semiconductor structures (prototype);
Фиг.2 - устройство контроля качества полупроводниковых квантово-размерных гетероструктур.Figure 2 - quality control device of semiconductor quantum-dimensional heterostructures.
Устройство контроля качества полупроводниковых квантово-размерных гетероструктур (фиг.2) содержит блок размещения образца 1, блок излучения 2, блок подачи напряжения 3, блок преобразования тока в напряжение 4, блок аналого-цифрового преобразования (АЦП) 6, блок управления 7, при этом первый его выход соединен с входом блока подачи напряжения 3, первый выход которого соединен с входом блока размещения образца 1, выход которого соединен с входом блока преобразования тока в напряжение 4, выход блока АЦП 6 соединен с входом блока управления 7, второй выход которого соединен с входом блока излучения 2, а третий выход предназначен для связи с ЭВМ, при этом блок излучения 2 оптически связан с образцом, размещенным в блоке размещения образца 1, при этом в него дополнительно введен блок дифференцирования 5, вход которого связан со вторым выходом блока преобразования тока в напряжение 4, а выход с третьим входом блока АЦП 6, второй вход которого связан с первым выходом блока преобразования тока в напряжение 4, а первый вход блока АЦП 6 связан со вторым выходом блока подачи напряжения 3, при этом блок подачи напряжения 3 содержит генератор пилообразного сигнала, связанный с масштабным усилителем, а оптическая мощность, создаваемая блоком излучения 2, находится в диапазоне (1-100) мВт. При этом блок излучения 2 может быть выполнен в виде лазера или светодиода.The quality control device of semiconductor quantum-dimensional heterostructures (Fig. 2) contains a sample placement unit 1, a radiation unit 2, a voltage supply unit 3, a current to voltage conversion unit 4, an analog-to-digital conversion (ADC) unit 6, a control unit 7, when this first output is connected to the input of the voltage supply unit 3, the first output of which is connected to the input of the sample placement unit 1, the output of which is connected to the input of the current to voltage conversion unit 4, the output of the ADC unit 6 is connected to the input of the control unit 7, the second the output of which is connected to the input of the radiation unit 2, and the third output is intended for communication with a computer, while the radiation unit 2 is optically coupled to a sample placed in the placement unit of sample 1, while an additional differentiation unit 5 is introduced into it, the input of which is connected to the second the output of the current-to-voltage conversion unit 4, and the output with the third input of the ADC unit 6, the second input of which is connected to the first output of the current-to-voltage conversion unit 4, and the first input of the ADC unit 6 is connected to the second output of the voltage supply unit 3, while voltage supply 3 comprises a ramp signal generator associated with a scaling amplifier, and the optical power produced by the radiation unit 2 is in the range (1-100) mW. In this case, the radiation unit 2 can be made in the form of a laser or LED.
Блок размещения образца 1 представляет собой металлическую площадку, на которую помещается исследуемый образец, и два прижимных контакта в форме иглы. Если устройство используется для контроля качества изделий на пластине, то возможно дополнение блока размещения образца устройством для управляемого перемещения контактов (с целью сканирования пластины), например, степ-сканером.The block for the placement of sample 1 is a metal pad on which the test sample is placed, and two pressure contacts in the shape of a needle. If the device is used to control the quality of products on the plate, then it is possible to supplement the sample placement unit with a device for controlled movement of contacts (to scan the plate), for example, with a step scanner.
Блок излучения 2 содержит источник света мощностью от 1 до 100 мВт, максимум спектральной плотности которого лежит вблизи порога поглощения материала квантовых ям (точек), содержащихся в исследуемом образце. В качестве источника света может быть использован лазер или светодиод. Блок излучения 2 установлен над блоком размещения образца 1 таким образом, что испускаемый свет воздействует на область вблизи контактов исследуемого образца.Radiation unit 2 contains a light source with a power of 1 to 100 mW, the maximum spectral density of which lies near the absorption threshold of the material of the quantum wells (dots) contained in the sample. As a light source, a laser or LED can be used. The radiation unit 2 is installed above the block for placing the sample 1 so that the emitted light acts on the area near the contacts of the test sample.
Блок подачи напряжения 3 содержит генератор пилообразного сигнала с частотой в диапазоне от 1 до 100 Гц и масштабный усилитель, вход которого соединен с выходом генератора пилообразного сигнала. В качестве генератора может использоваться либо генератор сигналов произвольной формы, например, Agilent 33250A, либо он может быть реализован схемотехнически с использованием интегральных микросхем (П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998. с.306). Масштабный усилитель выполняет функцию масштабирования (усиления без искажения) входного пилообразного сигнала, и представляет собой усилитель постоянного напряжения, который может быть выполнен с использованием операционных усилителей (П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998. с.185).The voltage supply unit 3 comprises a sawtooth signal generator with a frequency in the range from 1 to 100 Hz and a large-scale amplifier, the input of which is connected to the output of the sawtooth signal generator. As a generator, either an arbitrary waveform generator, for example, Agilent 33250A, can be used, or it can be implemented using integrated circuits (P. Horowitz, W. Hill. The Art of Circuit Engineering. M: Mir, 1998. p.306). A large-scale amplifier performs the function of scaling (amplification without distortion) of the input sawtooth signal, and is a constant voltage amplifier that can be performed using operational amplifiers (P. Horowitz, W. Hill. The Art of Circuit Engineering. M: Mir, 1998. p. 185).
Роль блока преобразования тока в напряжение 4 может выполнять, в простейшем случае, постоянный резистор. Однако в этом случае выходной сигнал достаточно мал, что затрудняет его достоверную регистрацию. Оптимальным вариантом исполнения блока является схема преобразователя тока в напряжение, собранная на операционном усилителе (П. Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998. с.190). Во-первых, ее влияние на измеряемую цепь, в отличие от резистора, минимально, во-вторых, усиление выходного сигнала может регулироваться в широких пределах.The role of the unit for converting current to voltage 4 can be performed, in the simplest case, by a constant resistor. However, in this case, the output signal is small enough, which complicates its reliable registration. The optimal embodiment of the unit is a circuit of a current-to-voltage converter assembled on an operational amplifier (P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry. M: Mir, 1998. p.190). Firstly, its effect on the measured circuit, unlike a resistor, is minimal, and secondly, the amplification of the output signal can be regulated over a wide range.
Блок дифференцирования 5 формирует сигнал, пропорциональный производной тока через образец по напряжению на нем. Функцию блока исполняет схема дифференциатора, реализованная, например, на операционном усилителе (П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1998. с.239). Следует отметить, что выходной сигнал схемы пропорционален производной входного сигнала по времени. Однако, учитывая то, что напряжение на образце, формируемое блоком подачи напряжения 3, изменяется во времени по линейному закону, фактически на выходе блока дифференцирования 5 получается сигнал, пропорциональный производной тока по напряжению.The differentiation unit 5 generates a signal proportional to the derivative of the current through the sample with respect to the voltage across it. The function of the block is performed by a differentiator circuit, implemented, for example, on an operational amplifier (P. Horowitz, W. Hill. The art of circuitry. M: Mir, 1998. p.239). It should be noted that the output signal of the circuit is proportional to the time derivative of the input signal. However, taking into account the fact that the voltage on the sample, formed by the voltage supply unit 3, varies in time according to a linear law, in fact, a signal proportional to the voltage derivative of the current is obtained at the output of the differentiation unit 5.
Следует отметить, что масштабный усилитель (в блоке подачи напряжения 3), блок преобразования тока в напряжение 4 и блок дифференцирования 5 могут быть реализованы с использованием одной микросхемы, содержащей несколько операционных усилителей (например, LM324, содержит 4 операционных усилителя). Таким образом, габариты заявляемого устройства могут быть значительно уменьшены.It should be noted that a large-scale amplifier (in the voltage supply unit 3), a current to voltage conversion unit 4, and a differentiation unit 5 can be implemented using a single chip containing several operational amplifiers (for example, LM324, contains 4 operational amplifiers). Thus, the dimensions of the claimed device can be significantly reduced.
Задачей блока аналогово-цифрового преобразования 6 является быстрое преобразование в цифровой вид одновременно трех величин - напряжения на образце, тока через него и производной тока по напряжению. Блок 6 может быть реализован либо с помощью одной микросхемы трехканального АЦП, либо с использованием трех одноканальных АЦП (например, AD7895), работающих параллельно.The task of the block of analog-to-digital conversion 6 is to quickly convert to digital form simultaneously three values - the voltage on the sample, the current through it and the derivative of the current voltage. Block 6 can be implemented either using a single chip of a three-channel ADC, or using three single-channel ADCs (for example, AD7895) operating in parallel.
Блок управления 7 обеспечивает выполнение измерительного цикла и регистрацию получаемых данных. Он представляет собой микропроцессорную систему, управляющую другими блоками путем передачи цифровых и аналоговых сигналов, а также способную сохранять в память данные, передаваемые блоком АЦП. Блок управления подключается к компьютеру, например, через интерфейс USB.The control unit 7 provides a measurement cycle and registration of the received data. It is a microprocessor system that controls other units by transmitting digital and analog signals, as well as being able to store in memory the data transmitted by the ADC unit. The control unit is connected to a computer, for example, via a USB interface.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Исследуемый образец устанавливают на площадке блока размещения образца 1, контакты в виде игл прижимают к контактным площадкам образца таким образом, чтобы подаваемое напряжение было обратным (приводило к расширению области объемного заряда).The test sample is installed on the site of the sample placement block 1, the contacts in the form of needles are pressed to the contact pads of the sample so that the applied voltage is reverse (leading to the expansion of the space charge region).
Блок управления 7 подает сигнал, включающий блок излучения 2, устанавливает параметры блока подачи напряжения 3 (начальное и конечное напряжение, скорость нарастания) и подает сигнал, включающий его.The control unit 7 provides a signal including a radiation unit 2, sets the parameters of the voltage supply unit 3 (initial and final voltage, slew rate) and provides a signal including it.
Свет от блока излучения 2, например, лазер, воздействует на исследуемый образец, генерируя в p-n-переходе электронно-дырочные пары. Напряжение, формируемое блоком подачи напряжения 3, действует на образец, приводя к расширению области пространственного заряда, вследствие чего квантовые ямы по очереди переходят из нейтральной области полупроводника в обедненную область. При этом электронно-дырочные пары, генерируемые светом в области квантовых ям, активно разделяются полем p-n-перехода и включаются в процесс фотопроводимости, в результате чего ток, проходящий через образец, ступенчато возрастает при переходе каждой квантовой ямы в область объемного заряда.The light from radiation unit 2, for example, a laser, acts on the sample under study, generating electron-hole pairs in the pn junction. The voltage generated by the voltage supply unit 3 acts on the sample, leading to the expansion of the space charge region, as a result of which quantum wells in turn pass from the neutral region of the semiconductor to the depletion region. In this case, the electron – hole pairs generated by light in the region of quantum wells are actively separated by the pn junction field and are included in the photoconductivity process, as a result of which the current passing through the sample increases stepwise as each quantum well passes into the space charge region.
Блок преобразование тока в напряжение 4 формирует напряжение, пропорциональное току через образец. Это напряжение подается на блок дифференцирования 5 и на блок АЦП 6.The unit converting current into voltage 4 generates a voltage proportional to the current through the sample. This voltage is supplied to the differentiation unit 5 and to the ADC unit 6.
Блок дифференцирования 5 формирует на выходе напряжение, пропорциональное производной напряжения на входе по времени. Поскольку напряжение на образце линейно нарастает во времени, то, фактически, напряжение на выходе блока дифференцирования 5 пропорционально производной тока по напряжению.The differentiation unit 5 generates an output voltage proportional to the derivative of the input voltage with respect to time. Since the voltage on the sample linearly increases in time, then, in fact, the voltage at the output of the differentiation unit 5 is proportional to the derivative of the current with respect to voltage.
На блок АЦП 6 одновременно подаются сигналы с блока смещения 3, блока преобразования тока в напряжение 4 и блока дифференцирования 5. Таким образом, АЦП одновременно переводит значения напряжения на образце, тока через него и производной тока по напряжению в цифровой код и передает блоку управления 7.At the same time, the ADC block 6 receives signals from the bias unit 3, the current to voltage conversion unit 4, and the differentiation unit 5. Thus, the ADC simultaneously converts the voltage values on the sample, the current through it, and the voltage derivative of the voltage into a digital code and transfers them to the control unit 7 .
За время нарастания напряжения на выходе блока подачи напряжения 3 от начального до конечного значения блок АЦП 6 производит некоторое количество (несколько сотен) преобразований через равные промежутки времени, при этом получаемые данные заносятся в память блока управления 7. Таким образом, в процессе нарастания напряжения на образце, в памяти блока управления 7 накапливаются данные, соответствующие точкам вольт-амперной характеристики.During the voltage rise at the output of the voltage supply unit 3 from the initial to the final value, the ADC unit 6 performs a number of (several hundred) conversions at regular intervals, while the data obtained is stored in the memory of the control unit 7. Thus, during the voltage rise sample, in the memory of the control unit 7 accumulates data corresponding to the points of the current-voltage characteristics.
При достижении конечного значения напряжения на образце блок управления, 7 подает сигналы отключения блоку подачи напряжения 3, источнику излучения 2 и передает записанные в память данные на ЭВМ. Таким образом, ЭВМ получает данные сразу о всей вольт-амперной характеристике исследуемого образца и производной тока по напряжению, после обработки которых с применением специальной программы определяют качество исследуемого образца.Upon reaching the final voltage value on the sample, the control unit 7 provides the shutdown signals to the voltage supply unit 3, the radiation source 2 and transmits the data recorded in the memory to the computer. Thus, the computer receives data immediately about the entire current-voltage characteristic of the test sample and the voltage derivative of the current, after processing which, using a special program, the quality of the test sample is determined.
Для проведения дальнейших исследований в блок размещения образца 1 устанавливают следующий образец и процедура повторяется.To conduct further research, the following sample is installed in the sample placement unit 1 and the procedure is repeated.
Заявляемое устройство упрощается за счет того, что для его работы не требуются блоки модуляции сигнала и синхронного детектирования, а также криостат (поскольку исследования проводятся при комнатной температуре).The inventive device is simplified due to the fact that it does not require blocks of signal modulation and synchronous detection, as well as a cryostat (since studies are carried out at room temperature).
Производительность исследований с использованием устройства значительно повышается. Это достигается благодаря тому, что при использовании источника света достаточно высокой мощности (от 1 до 100 мВт), который обеспечивает сильный сигнал-отклик, проводится достоверная регистрация без применения методики синхронного детектирования. Фактически, время измерения одного образца равно периоду сигнала генератора пилообразного напряжения, и может быть снижено до 0,01 секунды. Таким образом, скорость исследования партии образцов ограничивается, по сути, временем подключения образца к устройству. Для контроля качества изделий на пластине возможно дополнение блока размещения образца устройством для управляемого подключения контактов, например, степ-сканером.Productivity research using the device is significantly improved. This is achieved due to the fact that when using a light source of sufficiently high power (from 1 to 100 mW), which provides a strong signal response, reliable registration is carried out without the use of synchronous detection techniques. In fact, the measurement time of one sample is equal to the period of the sawtooth voltage generator signal, and can be reduced to 0.01 seconds. Thus, the speed of investigation of a batch of samples is limited, in fact, by the time of connecting the sample to the device. To control the quality of products on the plate, it is possible to supplement the sample placement unit with a device for controlled connection of contacts, for example, a step scanner.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011150325/28U RU117714U1 (en) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | QUALITY CONTROL DEVICE OF SEMICONDUCTOR QUANTUM-DIMENSIONAL HETEROSTRUCTURES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011150325/28U RU117714U1 (en) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | QUALITY CONTROL DEVICE OF SEMICONDUCTOR QUANTUM-DIMENSIONAL HETEROSTRUCTURES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU117714U1 true RU117714U1 (en) | 2012-06-27 |
Family
ID=46682511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011150325/28U RU117714U1 (en) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | QUALITY CONTROL DEVICE OF SEMICONDUCTOR QUANTUM-DIMENSIONAL HETEROSTRUCTURES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU117714U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220488U1 (en) * | 2023-05-31 | 2023-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория полупроводниковых технологий" | Resistive memory element based on InGaN/GaN heterojunction with the possibility of parallel optical reading of information |
-
2011
- 2011-12-09 RU RU2011150325/28U patent/RU117714U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220488U1 (en) * | 2023-05-31 | 2023-09-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория полупроводниковых технологий" | Resistive memory element based on InGaN/GaN heterojunction with the possibility of parallel optical reading of information |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100561241C (en) | The photodetector amplitude versus frequency characte method of testing that optical fibre gyro is used | |
| JP6376606B2 (en) | Method and apparatus for testing a photoelectric conversion module | |
| CN105637624B (en) | The method and apparatus of one or more characteristics for non-contact measurement P-N junction | |
| US11287463B2 (en) | Partial discharge transducer | |
| CA2629296A1 (en) | Apparatus and method for system identification | |
| WO2018102093A1 (en) | All-digital noise cancellation method for solid state spin-based sensors | |
| Licciulli et al. | A novel technique for the stabilization of SiPM gain against temperature variations | |
| CN109724941A (en) | A kind of CO based on radial base neural net2High-temperature gas concentration detection method | |
| CN100494989C (en) | Method and device for measuring weak fluorescence spectrum | |
| US9537444B2 (en) | Methods and systems for characterizing photovoltaic cell and module performance at various stages in the manufacturing process | |
| JP2021043156A (en) | Inspection device and inspection method for semiconductor specimen | |
| RU117714U1 (en) | QUALITY CONTROL DEVICE OF SEMICONDUCTOR QUANTUM-DIMENSIONAL HETEROSTRUCTURES | |
| Hall et al. | Compressive current response mapping of photovoltaic devices using MEMS mirror arrays | |
| US9927363B2 (en) | Real-time baseline correction technique for infrared time-resolved photoluminescence | |
| CN105527483A (en) | Transient photovoltage test system capable of realizing electro-optic independent modulation | |
| CN101493412A (en) | Measurement method and apparatus for infrared light modulation photoluminescence spectrum | |
| KR20150123176A (en) | Image generation apparatus and image generation method | |
| CN111044485A (en) | Tunable laser absorption harmonic demodulation circuit and method based on FPGA (field programmable Gate array) synchronous signals | |
| CN111160227B (en) | Automatic calibration device and method for laser phase fluctuation noise and quantum random number generator | |
| KR101749565B1 (en) | Measurement Apparatus for differential spectral responsivity on photovoltaic cells | |
| CN107255627B (en) | Gas concentration measuring method based on series expansion and detection device thereof | |
| US7906764B2 (en) | Measuring apparatus using terahertz wave | |
| Sergeev et al. | Measuring Complex for the Diagnostics of the Quality of Light–Emitting Heterostructures According to Photoelectric and Optical Responses Under Local Photoexcitation | |
| Hegedűs et al. | A high-speed current sensing method based on a nonlinear current divider and optical coupling in the NIR spectrum | |
| US20120286806A1 (en) | Measuring Bulk Lifetime |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181210 |