Способ определения потенциала границы раздела в полупроводниковых структурах

Союз СоветскикСоциалистическихРеслублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет. -Опубликовано 280283. Бюллетень М 9 8 тт 1 М Кп з Н 01 1, 21/бб Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 28.02.83ь(71) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени институтрадиотехники и электроники АН СССР 1,54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для контроля полупроводниковых структур в процессе изготовления полупроводниковых приборов.Известен способ определения потенциала границы раздела в гетеро- переходах, основанный на измерении зависимости высокочастотной емкости гетероперехода от напряжения смещения 1 3.Недостатком этого способа является то, что он позволяет определить потенциал границы раздела только при нулевом значении напряжения смещения и при известном законе легирования полупроводниковых материалов.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения потенциала границы раздела в полупроводниковых структурах, основанный на приложении к структуре напряжения смещения, облучении структуры импульсов света, имеющим энергию квантов, большую ширины запрещенной эоны полупроводника, измерении Фото-ЭДС насыщения Ц .Недостатком известного способа является узкая область применения, .поскольку он не обеспечивает возможности определения потенциала границы раздела в полупроводниковых гетеропереходах.Цель изобретения - расширение области применимости способа путемобеспечения возможности определенияпотенциала границы раздела в полупроводниковых гетероперехсдах.Поставленная цель достигаетсятем, что, согласно способу определения потенциала границы раздела вполупроводниковых структурах, основанном на приложении к структуренапряжения смещения, облучении структуры импульсом света, имеющим энергиюквантов, большую ширины запрещенной эоны полупроводника, измерениифото-ЭДС насыщения, структуру об лучают импульсом монохроматическогосвета с энергией квантов, большейширины эапрещеннои зоны одного изполупроводнйковых материалов, образующих гетеропереход, но меньшейширины запрещенной эоны другого полупроводникового материала, дополнительно измеряют Фото-ЭДС насыщенияпри облучении структуры импульсомсвета с энергией квантов, большейширины запрещенной зоны полупроводниковых материалов, обраэуюц 1 их гете 1 001236ропереход, при измерениях фото-ЭДСнасыщения величину тока, проходящегочерез гетеропереход, поддерживаютпостояннойНа чертеже изображена энергетическая зонная диаграмма реального 5,величины потенциалон (изгибон зой)на границе ,Ч - напряжение смещения ОЕ ,1 и Ео. - ширины запрещенных зон полупроводниковых материалов; Е р и Е р -1квазиуровни ферми,Измерение потенциала Чи У 2) границы раздела полупронодниконого гетероперехода осуществляется следующим образом.На гетеропереход подается напряжение смещения Ч и он освещаетсяимпульсом света, энергия квантов которого Е(Ъ)1 ЕстЕ 2. При таком освещении происходит спрямление зонв обоих полупроводниках, а так какток через гетеропереход поддерживается постоянным, то изменение напряжения на гетеропереходе вызвано только возникающей фото-ЭДС и равно ейпо величине (аналогично режиму холостого хода). В этом случае измеряе -мая величина фото-ЭДС насьпцения равна (-1(9, - Ч) . Достижение насыщенияЗОфото-ЭДС проверяется с помощью нейтральных фильтров, Затем гетеропереходосвещается импульсом света с Е ) ЕМ)Е 2, При этом измеряемая фото-ЭДСнасыщения равна - У/),. ЗдбИз двух проведенных измерений фото-ЭДС насыщения при данном напряжении смещения определяются величиныУ и У 2, т,е. искомые потенциалы гранйцы раздела полупроводникового ге Отероперехода, Описанный выше способсправедлив для гетеропереходов любого типа.Предлагаемый способ используетсядля определения потенциала границы 45раздела в гетеропереходеП Са 5 - и Са 5 Е(Есс)5 е:2,54 эЪ, ЕсгС 35 е =1,8)эЬ при Т:80 К)На гетеропереход подается напряжение смещения от источника питания через устройство, препятствующее изменению тока н гетеропереходе при его освещении, Источником импульсов света слу жит фотонспышка ФИЛМ, имеющая в импульсе энергию излучения Зб Дж, Необходимый спектральный энергетический диапазон импульсов выбирается с помощью светофильтров. Сигнал фото- ЭДС регистрируется на запоминающем осциллографе С 8-11, после предварительного усиления. При напряжении смещения 0,25 В 1+ на Сд 5 е) и энергии квантов Е(Ь)Ъ 2,54 измеренная величина фото-ЭДС насыщения (Чф) составляет -0,1 В, а при 1,81 эВ .4 Е 1) ( 2,54 эВ, си - 0,2 В. Отсюда Чр=ЧФн Ч "- - 0,2 эВ, а :-Чф с),+ У - 0,3 эВ.Способ вперные позволит измерить потенциал границы раздела в реальных полупронодниковых гетеропереходах любого типа, при любом допустимом напряжении смещения и любом законе легирования полупроводниковых материалов, что является актуальным для физических исследований гетеропереходов и разработки устройств на их основе.Формула изобретенияСпособ определения потенциалаграницы раздела в полупроводниковыхструктурах, основанный на приложении к структуре напряжения смещения,облучений структуры импульсом света, имеющим энергию кнантов, большую ширины запрещенной зоны полупроводника, измерении фото-ЭДС на -сыщения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения области применимости способа путем обеспечения возможности определения потенциала границы раздела в полупроводниковых гетеропереходах, приизмерении фото-ЭДС насыщения структуры облучают импульсом монохроматического света с энергией квантов, большей ширины запрещенной зоны одного из полупроводниковых материалов, образующих гетеропереход,но меньшей ширины запрещенной зоныдругого полупроводникового материала, дополнительно измеряют фото-ЭДСнасыщения при облучении структурыимпульсом света с энергией квантовбольшей ширины запрещенной зоныполупроводниковых материалов, образующих гетеропереход, при измерениях фото-ЭДС насыщения величинутока, проходящего через гетеропереход, поддерживают постоянной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Шарма Б,Л.,Пурохит Р.К. Полупроводниковые гетеропереходы. М.,1001236 Ее Составитель Л. Смирноведактор А. Власенко Техред О.неце Корректор А. Дзятко филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная каэ 1411/63 Т ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москвааж 701арственног зобретени Ж, Рау Подписноета СССРытийб , д. 4/5 комит н отк кая н Еср Щ