- •Введение
- •1. Подготовка образцов к измерению
- •1.1. Методы создания образцов заданной геометрии
- •1.2. Контакты к образцам и требования к ним
- •1.3. Методы изготовления контактов
- •1.4. Проверка омических свойств контактов
- •2.2. Четырехзондовый метод измерения удельного сопротивления
- •2.2.1. Электрическая схема и методика измерения удельного сопротивления четырехзондовым методом
- •2.2.2. Поправочные коэффициенты четырехзондового метода измерения удельного сопротивления
- •2.2.3. Применение четырхзондового метода при измерении удельного сопротивления тонких слоев и тонких пластин
- •2.3. Двухзондовый метод измерения удельного сопротивления
- •2.4. Однозондовый метод измерения удельного сопротивления
- •2.5. Измерение удельного сопротивления пластин произвольной формы (метод Ван дер Пау)
- •2.6. Измерение удельного сопротивления эпитаксиальных пленок
- •2.7. Метод контроля удельного сопротивления измерением сопротивления растекания в точечном контакте
- •2.8. Бесконтактные методы измерения удельного сопротивления
- •2.8.1. Бесконтактные емкостные методы измерения удельного сопротивления
- •2.8.2. Бесконтактные индуктивные методы измерения удельного сопротивления
- •3. Гальваномагнитные методы измерения параметров полупроводников
- •3.1. Эффект Холла. Возможности исследования параметров полупроводников с помощью эффекта Холла
- •3.2. Побочные поперечные эффекты, сопутствующие эффекту Холла
- •3.3. Методы измерения эффекта Холла
- •3.3.1. Метод постоянного тока и постоянного магнитного поля
- •3.3.2. Одночастотные методы
- •3.3.3. Двухчастотные методы
- •6 ‑ Образец; 7 – амперметр
- •3.4. Образцы для измерения эффекта Холла
- •3.5. Измерение эффекта Холла методом Ван дер Пау
- •4. Оптические методы измерения параметров полупроводников
- •4.1. Типы оптического поглощения
- •4.2. Аппаратура для исследования оптических свойств полупроводников
- •4.2.1. Характеристики оптических приборов
- •4.2.2. Источники излучения
- •4.2.3. Приемники излучения
- •4.2.4. Особенности основных типов спектральных приборов
- •4.3. Общие сведения о молекулярных спектрах
- •4.4. Оптический метод определения концентрации примеси из спектров поглощения
- •4.5. Образцы для измерений и определение их коэффициента поглощения
- •5. Методы исследования электрофизических параметров эпитаксиальных пленок
- •5.1. Метод окрашивания шлифов
- •5.2. Интерференционный метод измерения толщины пленок
- •На сильнолегированной подложке
- •5.3. Эллипсометрия. Эллипсометрический метод измерения толщины пленок
- •Света от чистой поверхности полупроводника (а) и от полупроводника с эпитаксиальным слоем (б)
- •5.4. Определение толщины пленки по дефектам упаковки
- •6. Измерение параметров неравновесных носителей заряда
- •6.1. Параметры неравновесных носителей заряда
- •6.2. Методы измерения дрейфовой подвижности
- •6.3. Методы измерения времени жизни
- •6.3.1. Измерение времени жизни по фотоэлектромагнитному эффекту
- •6.3.2. Измерения времени жизни методом модуляции проводимости в точечном контакте
- •5 ‑ Осциллограф
- •7. Методы контроля структуры материалов твердотельной электроники
- •7.1. Методы электронной микроскопии
- •7.1.1. Растровая электронная микроскопия
- •В кремний от их энергии
- •7.1.2. Просвечивающая электронная микроскопия
- •7.2. Методы рентгеновской спектроскопии
- •7.2.1. Методы рентгеновской топографии
- •7.2.2. Рентгеновский микроанализ
- •7.3. Методы электронной и ионной спектроскопии
- •7.3.1. Электронная спектроскопия для химического анализа (эсха)
- •Электрона в веществе от его энергии
- •7.3.2. Электронная оже-спектроскопия
- •7.3.3. Вторичная ионная масс-спектроскопия (вимс)
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
4.2.2. Источники излучения
В технике оптических исследований применяются следующие источники света: лампы накаливания; газонаполненные лампы (ртутные, водородные, гелевые, криптоноксеноновые); источники длинноволновой радиации (штифты Нернста и глобары); лазеры.
Все источники света характеризуются различным спектральным диапазоном, то есть различной длиной волны излучения.
Лампы накаливания имеют спектральный диапазон Δλ = 0,3 – 0,25 мкм. В области видимого света чаще всего используют следующие типы ламп накаливания: СИ–15 со спиралью ленточного типа, мощность 30 Вт; СЦ–60В со спиралью корзиночного типа, мощность 60 и 100 Вт.
Водородная, гелевая и ртутные лампы используются в УФ области спектра Δλ = 0,1 – 0,4 мкм. Ртутные лампы типа СВДШ и ПРК имеют мощность несколько киловаттт, у этих ламп 30 % излучения лежит в диапазоне 0,2 – 0,4 мкм, 55 % - в видимой области. Криптоноксеноновые лампы используются в ближнем ИК - диапазоне Δλ = 0,75 – 2,5 мкм.
Штифт Нернста используется в ИК - области спектра до 10 мкм. Он является источником излучения в приборе ИКС-11 и представляет собой трубочку из оксидов редкоземельных элементов (оксиды циркония, иттрия и тория), накаливается электрическим током. Штифт может быть нагрет до температуры 1800 – 1900 С.
В оптических приборах, предназначенных для применения в инфракрасной области спектра до 25 – 40 мкм, наиболее часто используют глобар. Глобар представляет собой стержень из прессованного порошкообразнового карбида кремния. Длина его равна 10 – 12 см, диаметр - 2 – 5 мм, рабочий ток - несколько ампер, яркостная температура - 1300 0С. Концы стержня впрессованы в металл и охлаждаются водой.
Большое значение в технике измерений приобрели инжекционные полупроводниковые источники света. Эти источники созданы на основе карбида кремния, арсенида галлия, твердых растворов InxGa1-xAs и GaAs1-xPx.
4.2.3. Приемники излучения
Для регистрации излучения в различных участках оптического диапазона применяются устройства, чувствительность которых в этих участках максимальна. Рассмотрим кратко их принцип работы.
Фотоэлементы. Принцип работы основан на явлении внешней фотоэлектронной эмиссии. Основные элементы прибора: фотокатод и коллектор электронов – анод. Падающие на фотокатод кванты излучения выбивают электроны, которые ускоряются в вакууме электрическим полем, приложенным между катодом и анодом, и создают электрический ток - фототок.
Фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Принцип работы основан на явлении внешней электронной эмиссии. Первичная фотоэмиссия из фотокатода осуществляется светом, а затем используется явление вторичной электронной эмиссии. Электроны под действием поля попадают на вторичные электроды - диноды и выбивают большое число электронов. В конечном счете происходит лавинное размножение электронов, причем коэффициент усиления достигает 106 -109.
Электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Это прибор, предназначенный для преобразования изображения из одной области спектра в другую и для усиления яркости изображения. Например, для преобразования изображений ИК диапазона в видимое. Принцип работы также основан на явлении внешней фотоэлектронной эмиссии. В электронно-оптических преобразователях происходит двойное преобразование изображения: переносимое оптическим излучением 1 сначала на фотокатоде 3 оптическое изображение трансформируется в электронное 4. Затем последнее с помощью электронов 5, направляемых электронными линзами 6, переносится через вакуумное пространство 7 на люминофорный экран 10, где оно из электронного преобразуется вновь в видимое, но уже с другим спектральным составом (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Электронно-оптический преобразователь
Фотосопротивления – полупроводниковые приборы, в которых электрическое сопротивление изменяется под действием электромагнитного излучения. Принцип работы основан на явлении внутреннего фотоэффекта.
Фотодиоды и фототранзисторы. Работа этих приборов основана на модуляции сопротивления p-n-перехода, включенного в обратном направлении, неосновными носителями, возникающими в полупроводнике под действием света.
Термоэлементы и болометры. Принцип работы основан на явлении нагрева или поглощения лучистой энергии зачерненной стороной устройства.
Термоэлементы – это устройства, с помощью которых можно осуществить прямое преобразование тепловой энергии в электрическую. Используются в ИК и видимом диапазонах спектра. Термочувствительные элементы изготавливаются из тонких слоев различных металлов (висмут – сурьма, висмут – теллур, никель, золото, висмут). Приемная поверхность покрывается слоем черни, имеющим большой коэффициент поглощения.
Болометр – термочувствительный элемент, принцип работы которого основан на изменении его сопротивления при нагревании вследствие поглощения излучения. Он представляет собой металлическое сопротивление, которое изменяется под действием тепла излучения.
Оптико-акустические приемники (ОАП). Принцип работы основан на индикации пульсаций давления газа, нагреваемого поглощающей свет мембраной. Поток лучей через входное окно диаметром 3 – 5 мм из CaF2, SiO2 (кварц), KBr, CsI падает на пористую пленку, образующую переднюю стенку камеры с криптоном. Поток почти полностью поглощается этой пленкой и передает тепло газовому объему, газ расширяется и деформирует заднюю пленочную стенку камеры. Для преобразования механических колебаний в электрические применена оптическая часть, расположенная сзади приемной камеры. При этом меняется освещенность катода фотоумножителя, и на нагрузочном сопротивлении появляется переменное напряжение.