SU646795A1 - Method of determining parameters of a conductor - Google Patents

Method of determining parameters of a conductor

Info

Publication number
SU646795A1
SU646795A1 SU772471431A SU2471431A SU646795A1 SU 646795 A1 SU646795 A1 SU 646795A1 SU 772471431 A SU772471431 A SU 772471431A SU 2471431 A SU2471431 A SU 2471431A SU 646795 A1 SU646795 A1 SU 646795A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
semiconductor
energy
parameters
quanta
pulse
Prior art date
Application number
SU772471431A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.В. Воробьев
Н.Г. Фомин
Original Assignee
Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко filed Critical Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко
Priority to SU772471431A priority Critical patent/SU646795A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU646795A1 publication Critical patent/SU646795A1/en

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Description

Изобретение относитс  к полупроводниковой технике и можетбыть использовано дл  определени  ширины запрещенной зоны, локальных уровней энергии, а также на основании этих данных состава материала, напр мер CdS,Se,x , ,,Te и др. Известен способ определени  параметров полупроводника по красной границе собственней и примесной фотопроводимости или оптического поглощени  1. Однако при отсутствии предварите ных сведений с зонной структуры точность этого споссба невелика ввиду неоднозначности и нелинейности зависимости коэффициента поглощени о -от энергии облучающих полупроводник квантов света h вблизи красной границы. Кроме того этот споссб не дает возможности определить термодинамически равновесные значени  параметров: так называемую оптическую шири ну запрещенной зоны и оптическую энергию ионизации локального уровн  принципиально отличающиес  от соответствующих равновесных (термических ) параметров. Известен также способ определени  параметров полупроводника, например ширины запрещенной зоны и локальных уровней энергии в запрещенной зоне, включа1са).кй облучение материала полупроводника электромаг-. нитным излучением с энергией квантов ., превышающей ширину 3anpeii;eH-. НОИ зоны (2. ,В этом случае дл  определени  параметров используютс -особенности процесса релаксации энергии созданных светом носителей зар да, а именно процессы ионизации валентHEJx , электронов и св занныё с ними изломы в спектре внутреннего фотоэффекта . Этот способ позвол ет выбрать наиболее удобную дл  эксперимента спектральную область независимс ст ширины запрещенной зоны, однако не устран ет указанных выше , затруднений. Используема  в нем спектральна  зависимость также неоднозначна и равновесные параметры с его помощью определить нельз . Цель изобретени  - нахождение термодинамически равновесных значений параметров и повышение точности определени  парг1метров.The invention relates to semiconductor technology and can be used to determine the width of the forbidden zone, local energy levels, as well as on the basis of these data on the composition of the material, for example CdS, Se, x, Te, etc. The known method for determining the parameters of a semiconductor by the red boundary and impurity photoconductivity or optical absorption 1. However, in the absence of preliminary information from the band structure, the accuracy of this method is small due to the ambiguity and nonlinearity of the dependence of the absorption coefficient irradiating the energy-from the semiconductor light quanta h near red border. In addition, this method makes it impossible to determine the thermodynamically equilibrium values of the parameters: the so-called optical band gap and the optical ionization energy of the local level are fundamentally different from the corresponding equilibrium (thermal) parameters. There is also known a method of determining the parameters of a semiconductor, for example, the width of the forbidden zone and local energy levels in the forbidden zone, including 1). Electromagnetic semiconductor material irradiation. with quantum energy exceeding the width 3anpeii; eH-. NOI zones (2.) In this case, to determine the parameters, the features of the energy relaxation process of light carriers created by light are used, namely, the ionization processes of valenceHeJx, electrons and the breaks in the spectrum of the internal photoelectric effect associated with them. This method allows choosing the most convenient for the spectral region is independent of the width of the forbidden zone, but does not eliminate the above difficulties, the spectral dependence used in it is also ambiguous and the equilibrium parameters with its help determine The aim of the invention is to find thermodynamically equilibrium values of parameters and to increase the accuracy of determining parmeters.

Это дсустйгаётс г тем, что полупрйводник облучают одиночными импульсами электромагнитного излучени  длиТельнсстью большей, чем врем  релаксации энергии носителей зарйДа, но меньшей, чем врем  жизни последних , и по повышению температуры попупрс (вбдййка за врем  импульса определ ют ширину запрещенной зоны и пол6ж1 ние локальных уровней энергии в запрещенной зоне. Повышение температуры образца полупроводника измер ют вначале при облучении, его импуль- ; сом. сТэнёргией; кванта Ь9, и количе- ством квантовм, , затем измер ют повыиение температуры образца при оёлучении его импульсом с энергией кванта и количеством квантов Jfj . Полученные результаты представл ют в виде двух точек в системе координат дТ/N , h, и по величине отрезка, Отсекаемого на оси -f пр мой линией, проведенной через полученные точки, оп рёдел ют параметры полупроводникеС . .This is due to the fact that the semiconductor is irradiated with single pulses of electromagnetic radiation with a duration greater than the relaxation time of the carrier energy, but less than the lifetime of the latter, and by increasing the popup temperature (during the pulse, determine the width of the forbidden zone and the level of local levels energy in the forbidden zone. The temperature rise of a semiconductor sample is measured first by irradiation, its pulse, the energy factor, the quantum b, and the number of quanta the sample's temperature when it was emitted by a pulse with a quantum energy and the number of quanta Jfj. The obtained results are presented as two points in the coordinate system dT / N, h, and the length of the section Cuts off on the –f axis by a straight line through the obtained points, The semiconductor parameters are determined.

Повьшение температуры образца прлупроводника за врем  импульса дТ пропорционально тепловой энергии б , Выдел емой при термализации (понижении энергии до средней, соответствующей данной .температуре - 1,5 кТ в невырожденном полупроводнике) и безызлучательнсж захвате на локальные уровни свободных электронов и дырок, созданных светом с .энергией кванта Ь большей, чем ширина запр .аценной зоны Е . Зта энерги  св зана с oпpeдeл e aA к параметрами пробтым линейным соотношением. Облучение образца полупроводника . импульсом (света с и длительностью ty , превышающей врем  релаксации энергии (t 10 с), но меньшей, Ч(||рёШ Ш 11д1Н1йг Носителей зар да (обоих типов при определении Irf , и одного из двух при определений , положений локальньцс уровней), и измерение дТ,позвол ет найти вёличинув .The temperature rise of the sample of the conductor during the pulse dT is proportional to the thermal energy b, released during thermalization (lowering the energy to the average, corresponding to this temperature - 1.5 kT in a non-degenerate semiconductor) and non-radiative trapping to local levels of free electrons and holes created by light The energy of a quantum b is greater than the width of the reserved area of the E. This energy is connected with the limit e aA to the parameters by a simple linear relationship. Irradiation of a semiconductor sample. impulse (light c and duration ty exceeding the energy relaxation time (t 10 s), but shorter, H (|| resHy 11d1N1ig Carriers (both types when determining Irf, and one of the two when determining the local levels of levels)) and measuring dT allows you to find a value.

Св зь между величиной Q(дТ ) и определ емыми параметрами: термической шириной запрёщениой зоны В и энергетическим положением локальных уровней ;энер1 ии по отношению к той из разрешенных ;- зон, в которой носители зар да имеют большее врем  жизни ( -Ед ). Врем  жизни носителей в зонгис обозначено t и t, , -пусть The relationship between the value of Q (dT) and the parameters defined: the thermal width of the forbidden zone B and the energy position of the local levels, energy relative to that of the allowed; - zones in which the charge carriers have a longer lifetime (-Ed). The lifetime of the carriers in the zongis is indicated by t and t,, -leave

t;. t ;.

При определении TSg длительность импульса должна удовлетвор ть услоToiMjaWhen determining TSg, the pulse duration must satisfy the conditions of

Т, ,Т T, T

виюviyu

zz

за врем  импудьса в образцШ в дел етс  только термгшизационна  энерги : :. during the time of the impuls phase, only the thermalization energy is made in the sample::.

Q.NCh --Eg-3kT).   Q.NCh --Eg-3kT).

- - - -- - .  - - - - -.

О)ABOUT)

E h-P-Q/N-SkTE h-P-Q / N-SkT

При определении Е должно быть выполнено соотношение t, ty tj . В образце за врем  iy выдел етс  Термализационна  энерги  и энерги  беэызлучательного захвата короткоживущих носителей, т. е. вс  эиер- . ги  импульса за вычетом N (Ёд+1,5КТ) энергии захвата долгоживущих носителей , выдел емой после импульсаIn determining E, the relation t, ty tj must be satisfied. Thermalization energy and energy of non-radiative capture of short-lived carriers, i.e. all air, are released in the sample during the time iy. gi of a pulse minus N (Yd + 1,5KT) of the capture energy of long-lived carriers emitted after the pulse

р-Н(Ь -Ед-1,5КТ), Oтcюдarn (b - Ud-1,5KT), from

:E h9-Q/H-1,5kTT (2): E h9-Q / H-1,5kTT (2)

Св зь между Q и дТ определ етс  соотношением QacfnftT где и- теплоёмкость , а /л - масса той части образца , где выдел етс  теплова  энерги . Дл  удобства измерений можно вз ть образец в виде тонкой плоскопараллельной пластинки и изме р ть среднее повышение температуры освещаемой части пластинки дТ . ТогдаThe relationship between Q and dT is determined by the ratio QacfnftT where i is the heat capacity, a / l is the mass of that part of the sample where thermal energy is released. For convenience of measurements, one can take a sample in the form of a thin plane-parallel plate and measure the average temperature rise of the illuminated part of the plate dT. Then

(5 стдТ, (3) (5 stdT, (3)

Дё гло - масса освещаемой части плас ,тинки (( ) р - плотность, d - толщина пластинки, S - площадь светового п тна.Do glo is the mass of the illuminated part of the plate, tinke (() p is the density, d is the thickness of the plate, S is the area of the light spot.

- . d . лТ-о1 f дТ(х)о(х -. d. lt-o1 f dT (x) o (x

о : . , . . ..,.. about : . , . .., ..

Измерив дТ с помощью 43) нахОд т Q , а затем в зависимости от соотношени  межДу ti/ и t, tj определ ют либо Е по формуле (1),By measuring dT with 43), we find t Q, and then, depending on the ratio between me and ti / and t, tj, we determine either E by the formula (1),

либо Ед по формуле (2).or Un according to the formula (2).

Дл  обеспечени  достаточно высокой чувствительности при измерении импульсного повышени  температуры , можно использовать темпераIn order to provide a sufficiently high sensitivity when measuring the pulse temperature rise, it is possible to use

турную зависимость спектра какойлибо оптической характеристики образца , на-пример поглощени , отражени  и люминесценции. Бели образец имеет форму тонкой плоскопараллельной пластинки, достаточно измерить спе тральнЫй сдвиг кра  пропускани  образца. Поскольку изменение коэффициента потлсхцени  образца о( (дрс ) пр мо пропорционально дТ , аThe spectral dependence of the spectrum of any optical characteristic of the sample, for example, absorption, reflection, and luminescence. If the sample is in the form of a thin plane-parallel plate, it is sufficient to measure the neutral shift of the transmission edge of the sample. Since the change in the potlshtsen ratio of the sample is about ((drs) directly proportional to dT, and

ДОС при измерении пропускани  пластйн , ки усрапн етс  так же, как и д.Т , (AiSk. d JjAcA K)dx );, измер емый на опыте сдвиг кра  пропускани  пропорционалён среднему повьииению тем- :DOS when measuring the transmission of the plate, ki is compounded in the same way as d.T, (AiSk. D JjAcA K) dx) ;, the experimentally measured shift of the transmission edge is proportional to the average rotation of the:

пёратуры освещенной части образца.peratura illuminated part of the sample.

Необходимый дл  определени  таким методом температурный коэффициент сДвигаkj rf еовпйдаёт с: теМпе ным коэффййй;ен1гбм йзТйёнёни  ширины запрещенной збны и дл  (ЗрльшинстваThe temperature coefficient required for such a method to be determined with the displacement kj rf is associated with: the coefficient of the coefficient; the coefficient of the forbidden width and for the length of

полупроводников известен.semiconductors are known.

Claims (2)

Благодар  линейной зависимости между дТ,Ь и измер емым энергетическим паргилет Гам полупроводника V ErfME существенно уп ющаютс  измерени  и вычислени  и повЫ1йаетс  их точность.Так облуча  полупроводник последовательно двум  импульсами одинаковой длительности, но разной энергии квантов h-O измер ем соответствующие повышени  температур дТ, , 2. I пропорциональные энерги м Ц,и 2 Представл   результаты измерений в виде двух точек в системе координа АТ/к , hJ и провод  пр мую линию через эти точки, находим h-, (точка пересечени  упом нутой пр мой с осью энергии ) , откуда непосредственно получаем И , еслиСЕ ги t,, из формулы (1). Учитыва , что h%), соответ ствует Q 0, имеем Erf h-; o-3kT. СА при f,-: ty :tr2, если Н0„ соответствует Q 0, находим из формулы (2): : l ,SkT В этом случае дл  определени  параметров полупроводника не нужно производить абсолютных измерени достаточно измерить дТ с точность до посто нного множител : величина этого множител  не вли ет на значе ние . Величина поглощенных квантов может быть измерена по фотопроводимости , здесь также достато но определить М| и N с точностью до посто нного множител . Так например дл  определени  ширины запрещенной зоны по термали зационйому нагреву пластинку кремни  толщиной d 3-10 см освещают импульсом света длительностью t ЗЮ с, плсхдадь светового п тнаS 4-10 см Так KaKT-jofjii , вьшолн етс  условие t ,, необходимое дл  определени  Erf .. Количество поглощенных квантов N 7-Ю- , средн  , энерги  квантаh2 ,6 эВ. Край оптического пропус ,кани , измеренный с использованием тех же импульсов света, смещен в длинноволновую область на 3«10 что при температурном коэффициенте Е к 4-10 эв/град дает.среднее повышение температуры дТ 7,5, Использу  соотношени  Gj-стдТ ,. при с 0,181 кал/г град и, -) 2,33 г/см имеем Q 1, N S 2,310-дж « 1,43 эВ. Далее 95 из (1) получаем Eef - h t3/N-3kT ( 2,6-1,43-0,08) э 1,09 ЭВ. Формула изобретени  1.Способ определени  параметров полупроводника, вапример ширины запрещенной зоЙ1Я и локальных уровней энергии в зааре1ценной зоне, включаюдий облучение материала полупроводника электромагнитный излучением с энергией квантов, превышающей ширину запрещенной зоны. Отличающийс  тем, что, с целью нахождени  термодинамически равновесных значений napau ierpOB, полупроводник облучаютодиночньпи импульсами электромагнитного излучени  длительностью большей, чем врем  релаксации энергии носителей зар да, но меньшей, чем врем  последних , и по повышению температуры полупроводника за врем  импульса определ ют ширину запрещенной зоны и положение локальных уровней энергии в запрещенной зоне. 2.Способ по п. 1/ отличающийс   тем , что, с целью повышени  точности определени  параметров , повышение температуры дТ образца полупроводника измер ют вначале при облучении его импульсом с энергией кванта hi, и количеством квантов Н , затем измер ют повышение температуры образца,при облучении его импульсом с энергией кванtahV и количеством квантов Mj , полученные результаты представл ют . в виде двух точек в системе координат лТ/Н , h и по величине отрезка, отсекаемого на оси Ь)пр мой линией, проведенной через полученные точки, определ ют параметры полупроводника. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе . 1. Ковтошок и. Ф. Концевой Ю.А. Измерени  параметров полупроводниковых материалов, М., Металлурги , 1970, с. 402-405. Due to the linear relationship between dT, b and the measured energy pargillet Gum of the semiconductor V ErfME, measurements and calculations are significantly reduced and their accuracy is increased. By irradiating the semiconductor in series with two pulses of the same duration, but different energy of quanta hO, we measure the corresponding temperature increases dT, 2 I proportional to the energies C, and 2 Presenting the results of measurements in the form of two points in the coordinate system АТ / к, hJ and a straight line through these points, we find h-, (the intersection point of with the axis of energy), whence we directly obtain AND, if ALL ε, t ,, from formula (1). Taking into account that h%) corresponds to Q 0, we have Erf h-; o-3kT. CA at f, -: ty: tr2, if H0 corresponds to Q 0, we find from formula (2):: l, SkT In this case, to determine the parameters of the semiconductor, it is not necessary to make absolute measurements to measure dT with accuracy to a constant factor: the magnitude of this multiplier does not affect the value. The magnitude of absorbed quanta can be measured by photoconductivity; it is also sufficient to determine M | and N up to a constant multiplier. So, for example, to determine the width of the band gap from the thermally heated heating, a silicon wafer with a thickness of 3-10 cm is illuminated with a light pulse of duration t si s, the light spot is 4-10 cm. So KaKT-jofjii, the condition t that is necessary for determining Erf is fulfilled. .. The number of absorbed quanta N 7-Yu-, average, quantum energy h2, 6 eV. The edge of the optical gap, Kani, measured using the same light pulses, is shifted to the long wavelength region by 3 10 10, which at a temperature coefficient of E to 4-10 eV / deg gives an average temperature increase of dT 7.5, Using the ratio Gj-stdT, . with 0.181 cal / g hail and, -) 2.33 g / cm, we have Q 1, N S 2,310-J “1.43 eV. Further, 95 from (1) we obtain Eef - h t3 / N-3kT (2.6-1.43-0.08) e 1.09 EV. Claim 1. Method of determining the parameters of a semiconductor, such as the width of the forbidden zone and local energy levels in the overpriced zone, includes the irradiation of the semiconductor material with electromagnetic radiation with an energy of quanta greater than the width of the forbidden zone. Characterized by the fact that in order to find thermodynamically equilibrium napau ierpOB values, a semiconductor is irradiated with a single pulse of electromagnetic radiation with a duration greater than the relaxation time of the carrier energy, but less than the time of the latter, and the width of the forbidden zone is determined by increasing the temperature of the semiconductor during the pulse. and the position of local energy levels in the forbidden zone. 2. A method according to claim 1 / characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the parameters, the temperature rise dT of a sample of a semiconductor is measured first by irradiating it with a pulse with a quantum energy hi and the number of quanta H, then the temperature rise of the sample is measured, by irradiating it with a pulse with an energy of ta quantum V h and the number of quanta M j, the results obtained are. in the form of two points in the coordinate system LT / H, h and the size of the segment, cut off on the axis b) by a straight line through the obtained points, determine the parameters of the semiconductor. Sources of information taken into account in the examination. 1. Kovtoshok and. F. Kontsevoy Yu.A. Measurement of parameters of semiconductor materials, M., Metallurgi, 1970, p. 402-405. 2. Авторское свидетельство СССР № 405057, кл. G-01 N 21/00, 1974.2. USSR author's certificate No. 405057, cl. G-01 N 21/00, 1974.
SU772471431A 1977-03-28 1977-03-28 Method of determining parameters of a conductor SU646795A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772471431A SU646795A1 (en) 1977-03-28 1977-03-28 Method of determining parameters of a conductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772471431A SU646795A1 (en) 1977-03-28 1977-03-28 Method of determining parameters of a conductor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU646795A1 true SU646795A1 (en) 1979-08-15

Family

ID=20703063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772471431A SU646795A1 (en) 1977-03-28 1977-03-28 Method of determining parameters of a conductor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU646795A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190137U1 (en) * 2019-02-14 2019-06-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) Complex for measuring the effect of light on the spectra of electric dipole relaxation times in semiconductors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190137U1 (en) * 2019-02-14 2019-06-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики Российской академии наук (ИПХФ РАН) Complex for measuring the effect of light on the spectra of electric dipole relaxation times in semiconductors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
McKeever On the analysis of complex thermoluminescence. Glow‐curves: Resolution into individual peaks
Taylor et al. The analysis of thermoluminescent glow peaks in LiF (TLD-100)
US4819658A (en) Method and apparatus for measuring the temperature profile of a surface
Hofstadter Thallium halide crystal counter
Ueta Color center studies in alkali halides by pulsed electron beam irradiation
Ibuki et al. Photoconductivity of stibnite (Sb2S3)
Ghormley et al. Some Observations of Luminescence of Alkali Halide Crystals Subjected to Ionizing Radiation
Martini et al. Thermally stimulated luminescence: new perspectives in the study of defects in solids
Wild et al. Low-Temperature Photoconductivity of Additively Colored KCl
US4429999A (en) Method for calorimetric absorption spectroscopy and device for working the method
SU646795A1 (en) Method of determining parameters of a conductor
CA1147426A (en) Method and apparatus for detecting infrared rays and converting infrared rays to visible rays
Cooper et al. Optical emission due to ionic displacements in alkaline earth titanates
Braner et al. Thermal bleaching of F centers and its correlation to thermoluminescence in X-Ray Colored KCl Crystals
Morris Certain photoelectric properties of gold
US3142755A (en) Method of determining temperature by means of a phosphorescent substance, and measuring apparatus for the employment of said method
Morehead Jr et al. Storage of radiation energy in crystalline lithium fluoride and metamict minerals
US3388252A (en) Thermoluminescent characterization of quartziferous materials
Aluker et al. Thermoluminescent dosimeters based on aluminum oxide and aluminum nitride ceramics
Mikla et al. Metastable states in amorphous chalcogenide semiconductors
Mattern et al. Thermoluminescence of KCl: Tl between 30 and 400 C determined by simultaneous intensity and spectral distribution measurements
Halperin et al. The Absorption Spectrum of Excited Crystals of Cadmium Sulphide
Walsh et al. Thermoluminescence and phosphorescence in natural and synthetic semiconducting diamond
Chandler et al. Implantation temperature measurement using impurity luminescence
Ewles et al. Luminescence and adsorption phenomena in some oxides and halides