Устройство для измерения параметров поверхностных состояний на границе раздела в полупроводниковых гетеропереходах

(19) (11): 0 Н 01 Ь 2 ОПИС Е ИЗОБРЕТ 1 ф ТОР СКОМУ ЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЬ(71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и элект" ровики АН СССР(56). 1. Литовченко В.Г. и Горбань А.П Основы физики микроэлектронных систем металл-диэлектрик-полупроводник, Наукова Думка, Киев, 1978, с. 3- 452Авторское свидетельство СССР 9 786728, кл, Н 01 Ь 21/бб, 1979 .(прототип) .(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТНЫХ СОСТОЯНИЙ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ГЕТЕРОПЕРЕХОДАХ, содержащее источник питания, измеритель стекающего заряда, первый электронный ключ для подсоединения исследуемой структуры к источнику питания, второй электронный ключ для подсоединения исследуемой структуры к измерителю стекающего заряда, регистрирующий прибор и блох управления электронными ключами, обеспечивающий синхронное переключение структуры от источника питания к измерителю стекающего заряда, о т л и ч .а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности дополнительного определения потенциалов границыраздела и спектральной плотности поверхностных состояний, в устройство введены отражатель тока, включенный между выхо-дом источника питания ипервым элект". ронным ключом, амплитудный детектор, ф подключаемый вторым электронным ключом между исследуемой структурой и входом регистрирующего прибора и система импульсного освещения гетероперехода.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров поверхностных состояний на границе раздела в полупроводниковых гетеро- структурах различного типа.Известны устройства для определения параметров границы раздела полупроводник-диэлектрик, принцип действия которых основан на измерении зависимости высокочастотной емкости исследуемых структур от напряжения смещения Я . Однако эти устройства применимы для исследования гетеро- переходов только в тех случаях, когда гетеропереход при определенных приближениях можно рассматривать (как МДП-структуру.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерений параметров поверхностных состояний (ПС) на границе раздела в полупроводниковых гетеропереходах 2, позволяющее измерять величину заряда на границе раздела и интегральную плотность перезаряжающихся ПС, оно содержит источник питания, измеритель стекающего заряда, первый электронный ключ для подсоединения исследуемой структуры к источнику питания и второй электронный ключ для подсоединения исСледуемой структуры к измерителю стекающего заряда, регистрирующий прибор и блок управления электронными ключами, обеспечивающий синхронное переключение структуры от источ" ника питания к измерителю стекающего заряда.Недостатком этого устройства является невозможность определения потенциалов границы раздела и спектральной плотности поверхностных состояний. Целью изобретения является расширение области применения устройства путем обеспечения возможности дополнительного определения потенциалов границы раздела и спектральной плотности поверхностных состояний в реальных полупроводниковых гетеропереходах.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров поверхностных состояний на границе раздела в полупроводниковых гетеропереходах, содержащее источник питания, измеритель стекающего заряда, первый электронный ключ для подсоединения исследуемой структуры к источнику питания, второй электронный ключ для подсоединения исследуемой структуры к измерителю стекающего заряда, регистрирующий прибор и блок управления электронными ключами, обеспечивающий синхронное переключение структуры от источника питания к измерителю стекающего заряда введены отражатель тока,включенный между выходом источникайитания и первым электронным ключом амплитудный детектор, подключаемый вторым электронным ключом между исследуемой структурой и входом регистрирующего прибора, и система им" пульсного освещения гетероперехода.На чертеже дана схема устройства.10 Оно содержит источник питания 1,отражатель тока 2, исследуемый гетеропереход 3, блок управления 4, систему 5 импульсного освещения гетероперехода, амплитудный детектор 6,измеритель заряда 7, регистрирующийприбор 8 и электронные ключи 9 и 10.Устройство работает следующимобразом.С помощью блока управления 4 исследуемый гетеропереход 3 подключается к отражателю тока 2 и камплитудному детектору б. Величинатока на выходе отражателя тока 2регулируется источником питания 1и не изменяется при освещении гетероперехода и уменьшении его сопротивления. Таким образом, задаетсянапряжение смещения на исследуемойструктуре. Затем гетеропереход освещается импульсом света со спектраль ной энергией 1 Е(,Е(, где Е иЕ - ширина запрещенной зоны полуьгпроводниковых материалов гетероперехода. Возникающее при импульсномосвещении изменение напряжения на 35 гетеропереходе пропорционально фотоЭДС, которая при насыщении равна(-l)(Ц-Ц), где Ц и Ч - потенциалы на грайице раздела;- заряд электронаВеличина этого изме нения фиксируется амплитудным детектором 6 (выделяющим максимальноезначение импульсного сигнала фотоЭЦС и регистрируется прибором 8, Затем гетеропереход освещается импуль сом света с 1,ъ Г(Ъ)Е При этомна приборе 8 регистрируется величина,равная - Ю/ .Из двух проведенных измерений фото-ЭДС насыщения при данном напряжении смещения определяются величины9, и г, т.е. искомые потенциалыграницй раздела полупроводниковогогетероперехода. Затем сигналом с блока управления 4, подаваемым на электронные ключи 9 и 10, исследуемый гетеропереход синхронно отключаетсяот отражателя тока 2 ключом 9 и подключается ключом 10 к измерителю величины стекающего заряда 7. Разрядповерхностных состояний может быть 60 стимулирован внешним воздействием,например освещением, Величина стекающего заряда ( Я ) регистрируетсяприбором 8 и позволяет рассчитатьзаряд перезаряжающихся поверхностных 65 состояний (ПС)9"-Яс, -Ц где О10 г 5291 Редактор Л. Утехина Техред Л.БабинецКорректор А. Зимокосовщ Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,. Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 1008/1 филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 подвижный заряд (рассчитывается .или измеряется, например, методом высокочастотной емкости). Повторяя измерения при различных напряжениях смещения, Ч), получаем зависимости изменения потенциала границы раздела гетероперехода и изменения величины заряда перезаряжающихся ПС от напряжения смещения. Получив данные зависимости, можно определить спектральную плотность ПС, которая по определению пропорциональна отношению изменения заряда ПС к изменению потенциала на границе раздела. Пля реализации предлагаемогоустройства используются обычные схемы отражателя тока и амплитудногодетектораИсточником света можетслужить, например, фотовспышка 5 ФИЛМ с набором светсфильтров.Предлагаемое устройство позволяетизмерять параметры поверхностныхсостояний на границе раздела в реальных полупроводниковых гетероперехо дах любого типа и при любой концент-рации нескомпенсированных примесейв полупроводниковых материалах гетероперехода. Это является актуальным для физических исследований ге теропереходов и разработки устройств1на их основе.