SU759994A1 - Способ измерения электрофизических характеристик полупроводниковых приборов1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области исследования электрофизических свойств полупроводников.

Известен способ определения электрических характеристик полупроводниковых материалов, заключающийся в пропускании тока через образец, воздействии на поверхность образца электрического поля и регистрации изменения тока через полупроводниковый образец (1).

Недостатком известного способа · является большая относительная · погрешность определения поверхносФного потенциала, достигающая от нескольких десятков до сотен процентов.

Известен_ способ измерения электрофизических характеристик полупроводника, заключающийся в воздействии на полупроводниковый образец скрещенными электрическими и магнитными полями линейного изменения магнитного поля с наложением на него малого синусоидального поля (2],

Однако известный способ не обеспечивает возможности раздельного текущего контроля отношений поверхностных электростатических, потенциалов

•на противоположных гранях образца к

2

величине сил Лоренца. Это приводит к неопределенной погрешности измерения отношения в случаях,

когда противоположные грани образца

обработаны не одинаково и начальные условия на них различны,'а также когда имеет место нелинейная зависимость скоростей поверхностной рекомбинации на гранях образца от величин 4*501 ^и ^602

Цель изобретения — обеспечение возможности раздельного контроля отношений поверхностных электростатических потенциалов на' противоположных гранях образца к величине сил Лоренца.и повышение точности измерений . - '

Поставленная цель достигается тем, что магнитное поле изменяют' по ступенчатому закону к противоположным граням образца параллельно векторуТйндикции прикладывают компенсирующие напряжения, величину которых регистрируют на каждой ступени магнитного поля в момент перехода синусоидального напряжения на образце через ноль.

На фиг. 1 представлена структурная· схема, поясняющая предла- ; гаемый способ измерения электрофизических характеристик полупроводника;

Г?у.я *759994

док^мй*>м«м«?съе-'£!

на фиг. 2-> временные диагр'агаяы, поясняющие осуществление способа.

Схема'содержит измеряемый плоскопараллельный полупроводниковый образец Г, помещённый в поле электромагнита 2, соединенного с первым выходом генератора тока 3. Образец 1 соединен с источником 4 постоянного то— т'ока. Выход приемника 5 соединен со входом вертикальной развертки двухкоординатного регистрирующего прибора 6, вход горизонтальной развертки которого соединен со вторым выходом генератора тока 3. К боковым граням образца 1 приложены два изолированных «олевых электрода 7 и 8, соединенные с выходами управляемых источников ком-15 пенсирующего напряжения 9и 10 и входами вертикальной развертки регистрирующих приборов 11 и 12. Выход образца 1 и входы источников 9 и 10 соединены со схемой управления 13, вход 20 пуска соединен с третьим выходом генератора тока 3, а вход .опорного сиг^-''¹' ''йайа ‘'с'0ёдинен с ^: четвертым ^:,ёШгод@м 'генератора тока 3. Второй выход генератора тока 3 дополнительно соединен со £ входамигоризонтальнойразвёртки "' регистрирующих приборов 11 и 12.

Способ реализуется следующим образом.

Генератор тока 3 формирует пилообразный ток с наложенной синусоидальной и быстрой пилообразной компонентами, который с помощью электромагнита 2 преобразуется в магнитθ θ с ρ ступенчатой' в ремённой

зависимостью индукции ‘В (£) , показанной на фиг.2. Медленная пилообразная компонента сигнала генератора 3 поступает на его второй выход и использована для горизонтальной развертки регистрирующих приборов б, 11, 12. Период Τη и амплитуда Βη медленной пилообразной компонента магнитной индукции установленымногобольше периода Т$ и амплитуды В_г синусоидальной компонен-; та. При этом период "Г, выбран из ус10

25

30

35

40

45

ловия

% «ТЛ Т.

М!

(1)

где *- временная' постоянная процесса заполнения быстрых поверхностных уровней захвата;

77л -аналогичная достоянная-~ медленных поверхностных уровней.

Период Т_г. установлен исходя из условия ⁷(.7-) - - Период быстрой пилообразной компонента Т$ установлен в пределах

Т, 7 7*2 · - __... - .........

При этом на образец действуют

сиды Лоренца, величина которых

где - величина постоянного тока, источника 4,

приводящие к квазиравновесному из-с менёнию отношения‘ ^βοι’·'Рзвг на поверхностях образца 1, перпендикулярных направлению вектора сил Лоренца'. Это приводит к изменению скоростей 5_а и 5_г поверхностной реКоМби-. нации на соответствующих поверхности тях образца 1. В результате магнитоконцентрационного эффекта огибающая выходного напряжения и приемника 5 (фиг.2) настроенного на частоту £_г=1/Т₂ , находится из выражения

ί^-ιΐ¹601 у л¹ -М , ,х

ΐΤ’δο-* ΟΤϋ⁺7)]

рде К ~ коэффициент, в/тл. Откуда

Цп

(4)

Выражение (4) действительно с точностью не менее 1% в диапазоне слабых и средних индукций Βη магнитного поля,- например, для германия до величин Βη ί 10-0 мТ. Величина В£ практически выбирается исходя из необходимого отношения сигнал/шум на выходе линейного тракта приемника 5, причем с увеличением В^. уменьшается отношение амплитуд сигналов магнитоконцентрационного эффекта и эффекта Гаусса. Например, для германиевого образца, с близкой к собственному типу проводимостью, с размерами 5,0x1,0x0,1 мм'²’, при В_г =0,1 мТ. Минимальное отношение сигнал/шум по напряжению Доставляло не менее 40 дб/а отношение сигналов магнитокОнцентрационного эффекта и эффекта Гаусса - не менее 30 дб,

Величина каждой ’’ступеньки ¹’

/(фиг, 2) выбирается из условия Βη (£)+В^(ί)-Сопй£ в течение каждого падающего /участка функции В^(£), т.е, в течение интервала времени Τ_ά.

Β_η (ΐΙ+Β,^ΓΟ приводит к переходному процессу установления квазиравновес50 ных условий на поверхностях образца 1, над которыми расположены полевые электроды 7 и 8. После окончания переходного процесса например, в мо'меит времени ί₍ в первом периоде

55 быстрой пилообразной компоненты

(см. фиг.2) сигналом с третьего выхода генератора тока 3 запускается схема управления 13 и начинается процесс управления величинами вы, ходных напряжений ^;и_К5 и и_К1О управ®θ ляемых источников 9 и 10, УправляюШё^'сигНалы в схеме управления ГЗ вырабатываются путем измерения разНостей амплитуды выходного сигнала, частоты ϊ?, приемника 5 и фазы это65 ^: г о^игНёлаУ *и^!< тех же" параметров опор

5

7599.94

ного сигнала частоты , поступающего с четвертого выхода источника тока 3. В процессе управления вырабатываются такие величины компенсирующих напряжений и и_К10 , которые обеспечивают электрическую ком- 5 пенсацию изменений поверхностных потенциалов ^и ^501 г вызванных воздействием сил Лоренца. Таким образом, после· окончания процесса управления в каждом периоде быстрой пилообразной компоненты магнитной индукции (б) восстанавливаются начальные значения скоростей поверхностной рекомбинаций 5-, и 3<χ на противоположных гранях образца 1. Следовательно, после окончания процесса управ- '5 ления имеем:

' )--о, (5)

при И_п(1)-0 ¹⁰ 20

Таким образом, описанный способ, согласно выражению (4), обеспечивает возможность непосредственной регистрации зависимости отношения 5_Ί :3₂ от 2£ величины сил Лооенца и, согласно выражению (5), одновременный и раздельный контроль зависимостей "РеотЛ^А,) ^{и φ}5ο2(^ρΛ)'

Точность -измерений увеличена в ре- «θ зультате использования прямой компенсации измеряемых величин.

6

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ измерения электрофизических характеристик полупроводниковых приборов, заключающийся в воздействии на полупроводниковый прибор скрещенными электрическими и магнитными полями линейного изменения магнитного поля с наложением на него малого синусоидального поля и регистрации напряжения, имеющего частоту изменения магнитного поля, отличаю щийся тем, что, с целью раздельного Контроля отношения поверхностных потенциалов на каждой грани образца к величине сил Лоренца и повышения точности измерений, магнитное поле изменяют по ступенчатому закону к противоположным граням образца параллельно вектору индукции магнитного поля прикладывают комлей*· сирующие напряжения, величину которых регистрируют на каждой ступени магнитного поля в момент перехода синусоидального напряжения в образце через ноль.