Claims (3)
12 щей нагрузке Н .-сигнал, соответствующий моменту падени на образец импуль са света {освещени сло объемного за р да р-л -перехода), и исследуемый , задержанный на измер емое вре м диффузии носителей от поверхности до р - п -перехода. Поскольку оба сигнала снимаютс с одной нагрузки, то задержки сигналов за счет соедини тельных цепей и в блоках усилени и регистрации (на осциллографе) не вли ют на точность измерени . Изменение отрицательного смещени на р-п - пе реходе позвол ет мен ть рассто ние от р-п -перехода до поверхности за счет расщирени сло объемного зар да. Точность определени рассто ни от р-л -перехода до поверхности определ етс точностью измерени глубины залегани р-п -перехода от поверхности при нулевом смещении и точностью измерени емкости при отрицательном смещении, что практически не ограничи вает точность измерени рассто ний. При измерении емкости с точностью ±0,1 пф и осциллографировании импуль сов фототока на высокочастотном осциллографе CI-39 точность измерени рассто ний составл ет ± О , 1 мкм, вре мени t О , 5 нсек. Уровень легировани Пир -областей р-п -перехода выбир ют таким, чтобы слой объемного зар да расшир лс преимущественно в стор ну освещаемой поверхности, чем и обес печиваетс изменение рассто ни от освещаемой поверхности до р-л -пере да при приложении отрицательного сме щени . Кроме измерени коэффициента диффузии , предложенный способ измерени позвол ет определить диффузионную дл ну неосновных носителей . При толщине сло сз1 U измер ют врем задержки по влени максимума фототока, вызван ного диффузией носителей с поверхнос ти образца, относительно импульса фо тотока вызванного освецением сло объемного зар да р-п -перехода. Стро т зависимость времени задержки от рассто ни между р-п -переходом освещаемой поверхностью и по наклону этой зависимости наход т скорость диф Фуэии Y неосновных носителей. Из вы ражени дл скорости диффузии, исполь зу определенные значени D , наход диффузионную длину неосновных носите лей L : L. При толщине исследуемого сло с. диффузионную длину U наход т по известному D из выражени . |Xo-2Dt e полученному из услови сушестаовани экстремума зависимости концентрации озбужденных носителей р от времени при фиксированном рассто нии от р-п -перехода х , где tjae - врем наблюдени максимума фототока. На чертеже представлена схема измерени коэффициента диффузии и диффузионной длины предложенным способом, содержаща импульсный источник излучени 1, ослабитель 2 с фильтром, полупрозрачное зеркало 3 или призму, отражающие зеркала 4 5, фокусирующие линзы 6, 7, направл ющие излучение на образец 8, источник питани 9, зашунтированный емкостью С, сопротивление нагрузки 10, усилитЪль 11, осциллограф 12. Насто щий способ измерени более чем на пор док повышает точность измерени коэффициента диффузии и диффузионной длины неосновных носителей, поскольку точность определени глубины залегани сло объемного зар да р-п -перехода не более 10,1мкм, а точность временных измерений определ етс возможност ми регистрирующего устройства и при использовании стробоскопических осциллографов не превышает 1.0,5 нсек. „ Все это позвол ет значительно расширить класс измер емых полупроводНИКОВ за счет добавлени материалов с малыми диффузионными длинами, например типа А,В§ , у которых L не превышает 20-30 мкм. Кроме того, значительно сокращаетс врем , необходимое дл получени истинного результата, поскольку при использовании существующих методик из-за их невысокой точности требуютс дополнительные косвенные измерени . Пример. Коэффициенты диффузии о и диффузионна длина носителей L измер лись в слаболегированном Go As с концентрацией носителей . Дл этого на g -подложке выращивают слаболегированные слои п -типа с толщиной п-6аАь ( 35 мкм. Контакт к р -стороне нанос т сплошным, а к п-стороне локальным, что дает возможность освещать п -поверхность сфокусированным пучком лазерного импульсного излучени . Уровень возбуждени носителей соответствует концентрации . Бипол рный коэффициент диффузии неосновных носителей определ ют по осциллограммам фототока при нескольких смещени х на р-п -переходе, т.е. рассто ни х до р-л -перехода о поверхности Х 30,6 мкм и Х. 25 мкм, при этом выбирают момент времен.и t 8 нсек. Получено D- 42 . Диффузионна длина неосновных носителей, найденна по наклону зависимости tjQj-flxl , где X - рассто ние от р-п перехода до освещенной поверхности, равна 10 мкм. Формула изобретени 1, Способ измерени электрических параметров полупроводниковых материалов , включающий создание на измер емом материале р-п -перехода, приклады вание к нему напр жени в запорном направлении, освещение коротким по отношению к времени жизни неосновных носителей импульсом света участка образца , удаленного от р-п -перехода на рассто ние пор дка диффузионной длины, и измерение тока, протекаю щего в цепи р-п -перехода, отличающийс теМ|ЧТО, с целью повы шени точности измерени коэффициента диффузии, одновременно с участком,уда ленным от р-п -перехода, освещают таким же импульсом и р-п -переход. iJ.. Способ по п. 1,отличающ и и с тем, что р-п -переход создают на удалении от поверхности пор дка диффузионной длины с уровнем легировани прилег-ающего к поверхности сло , меньшим уровн легировани подложки, 3. Способ по пп. 1 и ;i, о т л и чающийс тем, что, с целью определени диффузионной длины, измерв ки повтор ют при нескольких смеше-. ни х р-п- перехода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. М . Ettenbersl , Н. Kreissein , S.U.CfMfber t Т. Аррб Pbr-yS . This means that the load of the light pulse (the illumination of the bulk layer for a p r p j junction) and studied, delayed by the measured diffusion time of the carriers from the surface to the p – n junction, is incident on the sample. Since both signals are removed from the same load, the signal delays due to connecting circuits and in the amplification and recording units (on the oscilloscope) do not affect the measurement accuracy. A change in the negative displacement at the pn-junction allows the distance from the pn-junction to the surface to vary due to the expansion of the bulk charge layer. The accuracy of determining the distance from the pn-junction to the surface is determined by the accuracy of measuring the depth of the pn junction from the surface at zero displacement and the accuracy of measuring the capacitance at negative displacement, which practically does not limit the accuracy of distance measurement. When measuring capacitance with an accuracy of ± 0.1 pF and oscillography of photocurrent pulses on a CI-39 high-frequency oscilloscope, the distance measurement accuracy is ± 0, 1 µm, time t 0, 5 nsec. The doping level of the Pir-pn-junction region is chosen so that the volume charge layer expands predominantly toward the illuminated surface, which ensures a change in the distance from the illuminated surface to the p-l and then applying a negative bias. . In addition to measuring the diffusion coefficient, the proposed measurement method allows one to determine the diffusion for well-established minority carriers. With the thickness of the Sz1 U layer, the delay time of the appearance of the photocurrent caused by the diffusion of carriers from the surface of the sample, relative to the photocurrent caused by the refreshing of the pn-junction volume layer, is measured. The dependence of the delay time on the distance between the pn-junction of the illuminated surface is constructed and, according to the slope of this dependence, the velocity of the Fueii Y of minority carriers is found. From the expression for the diffusion rate, using certain values of D, the diffusion length of minority carriers L: L is found. With a thickness of the test layer of c. the diffusion length U is found from the known D from the expression. Xo-2Dt e obtained from the condition of extruding the extremum dependence of the concentration of excited carriers p on time at a fixed distance from the pn-junction x, where tjae is the time of observation of the photocurrent maximum. The drawing shows a scheme for measuring the diffusion coefficient and diffusion length by the proposed method, comprising a pulsed radiation source 1, an attenuator 2 with a filter, a translucent mirror 3 or a prism, reflecting mirrors 4 5, focusing lenses 6, 7, directing radiation on a sample 8, power source 9, shunted capacitance C, load resistance 10, amplification 11, oscilloscope 12. The present measurement method more than an order of magnitude increases the accuracy of measurement of the diffusion coefficient and the diffusion length of minority carriers, Since the accuracy of determining the depth of burial layer volumetric charge of the pn junction is not more 10,1mkm and time measurement accuracy is determined by the capabilities of the registering unit and using sampling oscilloscopes not exceed 1.0,5 nsec. All this makes it possible to significantly expand the class of measurable semiconductors by adding materials with small diffusion lengths, for example, types A, B, for which L does not exceed 20-30 µm. In addition, the time required to obtain a true result is significantly reduced, because when using existing techniques, due to their low accuracy, additional indirect measurements are required. Example. The diffusion coefficients σ and the diffusion length of carriers L were measured in lightly doped Go As with a carrier concentration. To do this, lightly doped n-type layers with a thickness of n-6aAb (35 µm) are grown on the g-substrate. The contact to the p-side is solid and the n-side is local, which makes it possible to illuminate the n-surface with a focused beam of pulsed laser radiation. The excitation level of the carriers corresponds to the concentration. The bipolar diffusion coefficient of minority carriers is determined by the oscillograms of the photocurrent at several displacements on the pn junction, i.e., the distance x to the pl-junction on the X surface of 30.6 µm and X .25 microns, while choosing a moment time t 8 nsec. Received D-42. Diffusion length of minority carriers, found from the slope of the dependence tjQj-flxl, where X is the distance from the pn-junction to the illuminated surface, is 10 µm. parameters of semiconductor materials, including the creation of a pn junction on the material to be measured, applying a voltage to it in the stop direction, illumination of a sample of the sample that is short from the pn junction at a distance short to the lifetime of minority carriersthe order of the diffusion length, and the measurement of the current flowing in the pn junction circuit, different in type | THAT, in order to improve the accuracy of measurement of the diffusion coefficient, simultaneously with the section removed from the pn junction, illuminate with the same pulse and pn-junction. iJ .. The method according to claim 1, is also distinguished by the fact that the pn-junction is created at a distance from the surface of the order of the diffusion length with the level of doping adjacent to the surface of the layer, less than the level of doping of the substrate, 3. Method according to claim . 1 and; i, that is, in order to determine the diffusion length, the measurements are repeated with several mixtures. no x pn-junction. Sources of information taken into account during the examination 1. M. Ettenbersl, N. Kreissein, S.U.CfMfber t, T. Arrb Pbr-yS.
2.-Алферов Ж. И., Андреев В. М., Гарбузов Д. 3., Трукан М. К. ФТП, 8, 561, 1974. 2.-Alferov Zh. I., Andreev V. M., Garbuzov D. 3., Trukan M. K. FTP, 8, 561, 1974.
3. Павлов Л. П. Методы определени основных параметров полупроводВысша шкониковых материалов.3. Pavlov, L.P., Methods for Determining the Basic Parameters of High-Conductive Semiconductor Materials.