SU867239A1 - Способ определени концентрации глубоких примесей в полупроводниках - Google Patents

Description

00

Од isd

со со Изобретение относитс  к полупроводниковой технике и мотет быть использовано дл  контрол  полупроводниковых материалов. Известен способ исследовани  глу боких примесей в полупроводниках,основанный на вальтфарадных измерени х 1. Недостатком этого способа  вл етс  его непригодность дл  определени  концентрации глубоких примесей в случае, когда она меньше или сравнима с концентрацией мелких примесей . Известен также способ определени  концентрации глубоких примесей в полупроводниках, основанный нацизмерении посто нной Холла при низких температурах 2J . Недостатком этого способа  ал етс  его непригодность дл  определени  концентрации глубоких примесей в случае, когда она меньше или сравнима с концентрацией мелких примесей Целью изобретени   вл етс  расширенйе функциональных возможностей способа на случай, когда концентраци  глубоких центров меньше или равна концентрации мелких центров реком бинации . , Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе определени  концентрации глубоких примесей в полупроводниках , основанном на измерении посто нной Холла при низких teMnepaTypax, измерени  провод т при температуре жидкого гели ,освещают образец светом с энергией квантов больше ширины .запрещенной зоны и дополнительно измер ют электропроводность образца. На чертеже представлена зависимрр посто нной Холла Кц от генерации сво бодных носителей G. В соответствии с поставленной целью предлагаетс  использовать новый механизм вы влени  глубоких примесей . Таким механизмом может служить рекомбинаци  свободных электронов и дарок через глубокие центры при наличии собственного фотовозбуждени , в процессе которой электроны пр т гиваютс  на нейтральные центры,а дырки- на образовавшиес  отрицательно зар женные. При этом глубокие центры играют, существенную роль в условии электронейтральности полупроводника . Дл  определени  концентрации глубокихцентров предлагаетс  производить межзонную подсветку образца при гелиевых температурах и в этих услови х измер ть электропроводность 6 и Rj. Количественное определение концентрации глубоких примесей заключаетс  в нахождении доли зар женных центров из уравнени  нейтральности. Расчет выполн етс  следующим образом. В отсутствие магнитного пол  электропроводность полупроводника описыeaeTciR выражением Ррр где е - зар д электрона; п,р - концентраци  свободных; электронов и дырок соответственно; njf,,rUp подвижность свободных электронов и дырок соответственно . Посто нна  Холла при наличии двух типов свободных носителей записываетс  в виде 1 ) (2) е р Ьп1ПЪ |и рВ(р-«) в -индукци  магнитного пол . Выражени  (1),(2) дают возможность определить концентрации электронов п в зоне проводимости и дырок р в валентной зоне. В услови х бипол р 10й генерации (межзонный подсвет) уравнение нейтральности имеет вид Ng.-f р N -f Na + п где N - число зар женных глубоких центров, Концентрации зар женных мелких доноров и акценторов,рассчитываемые по найденным значени м п и р известным Ng,Мд и энерги м онизацииSj,у . Если генераци  носителей подсветом больше, чем термическа  генераци  с глубокого уров , полна  концентраци  глубоких ентров определ етс  следующим обраом .. + 1) N де находитс  из выражени  (3); В ,В - коэффициенты захвата электонов на глубокие нейтральные,а дырок

на глубокие зар женные центры соответственно (дл  Ge -рз 10).

Наиболее точными и простыми  вл ютс  измерени  в области таких интенсивностей подсвета, когда генёраци  свободных носителей соответствует инверсии посто нной Холла R{G)0. В этом случае концентрации электронов .и дырок равны и определ ютс  из измеренийбд, а N N5- Nq

N - -| N (5)

Предлагаемый метод пригоден в случае , когда механизм рекомбинации носителей через глубокие центры  вл етс  преобладающим, В Ge это условие выполн етс , если концентраци  свободных носителей меньше, чем 10 см ,а примесей Np-, М меньше, чем

Пример , Определена концентраци  глубоких примесей в образце Германи , содержащем 1,310 см сурьмы и 1,1 10 сминди . На фиг, V представлена зависимость Rj(G) полученна  дл  этого образца, В точке G испытывает инверсию.

Первоначально определена концентраци  N в случае, когда G 0, При использовании экспериментальных значений5 10омсм и R 4,8 10 см°/кул при Н 5800 3, из (1,2) получено

п 2,8 , ,6-10 см .

При этом использовались величины:

fh.8lob,(,1.10 1 подвижности электронов и дырок при рассе нии импульса на акустических колебани х решетки при ,2К,

Затем определена концентраци  зар женных мелких доноров и акцепторов с помощью стандартных статистических. I формул.

., По N Q 1 п 9 -3 ,0-10 см ,

6 П

N 02Уа 4,8- 108 см-,.

м р

е,

« -3/

где п Ngexp() -8; 10 СМ (АЛЙ GesSb

Р Nuevp() 70 см (дл  Ge:ln Ev

,.vt о KO I

Ng, Ny - плотности состо ний в зоне проводимости и в валентной зоне соответственно .

После проведенных расчетов из (3) смЛ из (4) N 2,2

Дл  расчет проводитс  по более простой форме. Из экспериментальных значений бо (G )7 10 ом см и R(G,) 0 имеем

п р 5,5- 10 см Nrf 210%

8 -3 N; 1,i(-10® см .10°CMN 2 1о см

Видно, что концентрации глубоких примесей, рассчитанные при 0 с помощью (1,2) хорошо совпадают.

Способ может найти применение в научных исследовани х,при разработке методик получени  гюлупроводников I с заданными параметрами и при из Готовлении полупроводниковых прйбо ров.

Я 

Я

Ю«

/

/

W

/О.

го.

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛУБОКИХ ПРИМЕСЕЙ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ,основанный на измерении постоянной Холла при низких температурах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа на ..случай, когда концентрация глубоких центров меньше или равна концентрации мелких центров рекомбинации, измерения проводят при температуре жидкого гелия, освещают образец светом с энергией квантов больше ширины запрещенной зоны и дополнительно измеряют электропроводность образца.

   м ко

   СО С0

   1 867239 2