2.1.3 Метод нестационарной спектроскопии глубоких уровней, фотопроводимость

Особенностью метода нестационарной спектроскопии глубоких уровней является использование электронных устройств, чувствительных лишь к глубоким уровням, для которых скорость испускания заряда находится в узкой заданной области значений.

Поскольку скорость испускания носителей заряда сильно изменяется с изменением температуры, тепловое сканирование позволяет зарегистрировать наличие глубоких уровней различного типа при характерных для них температурах, когда скорость испускания попадает в заданную область ее значений. Подавая на структуру повторяющиеся импульсы обратного напряжения, можно воспроизводить степени заполнения глубоких уровней и измерять скорость изменения емкости после каждого импульса. Таким образом, при любой заданной температуре глубокие уровни опустошаются со своими скоростями испускания. Повторяющийся характер процесса ведет к увеличению чувствительности и повышению стабильности измерений за счет усреднения сигналов. Процессы, протекающие в структуре, зависят от характера, подаваемого на структуру напряжения [2].

Данный метод позволяет быстро обнаружить глубокие уровни в широком диапазоне энергий, и с достаточной точностью определить параметры уровней.

2.1.4 Фото-электродвижущая сила

ФотоЭДС – электродвижущая сила, возникающая в полупроводнике при поглощении в нём электромагнитного излучения. Объемная фотоЭДС возникает в неоднородных полупроводниках, в которых градиент удельного сопротивления отличен от нуля.

Физический механизм возникновения фотоЭДС такой же, как и во всех других источниках тока: внешнее воздействие в виде света с достаточно большой энергией кванта переводит электроны на более высокий энергетический уровень, с которого они стремятся вновь перейти на прежний. За счет этого образуется разность потенциалов [3].

Метод фотоЭДС является чувствительным к центрам генерации и рекомбинации зарядов в полупроводниковом приборе.

2.1.5 Фотоемкостной эффект

Фотоемкостной эффект основывается на изменении емкости обедненного слоя структуры металл-полупроводник, или p-n перехода возникаемой при освещении образца светом с различной длинной волны.

Исследуемую структуру предварительно охлаждают, чтобы первоначально все глубокие уровни были заполнены электронами. Далее прикладывают обратное напряжение и освещают монохроматическим светом из области примесного поглощения. Так как скорости теплового испускания слишком малы, то изменение емкости структуры обусловлено лишь изменением плотности объемного заряда за счет фотоионизации глубоких ловушек.

Изменение степени заполнения глубокого уровня электронами влечет за собой изменение плотности объемного заряда структуры, толщины обедненного слоя при постоянном напряжении и, как следствие, емкости структуры.

Измерение параметров глубоких центров с помощью фотоемкости основано на перезарядке глубоких уровней в слой объемного заряда светом с энергией фотона меньшей, чем ширина запрещенной зоны полупроводника.

Данный метод позволяет определять концентрацию, энергию ионизации, сечение фотоионизации и другие параметры уровней.