Способ определения концентрации локальных центров в полупроводниках

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) 01) А ц 4 Н 01 Ь 21/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк1 др. Структур- аллах полургия, 1984,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН ЛОКАЛЬНЫХ ЦЕНТРОВ В П (57) Изобретение отно бесконтактного опред ции локальных центров ковых материалах путе ИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ОЛУПРО ВОДНИКАХ сится к способам еления концентрав полупроводним пропускания ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ВТОРСНОМУ С 8 ИДЕТЕПЬСТ(56) Мильвидский М.Г. иные дефекты в монокристпроводников, М.: Металлус. 255,Батавии В,В. Контроль параметровполупроводниковых материалов и эпитаксиальных структур: Сов. радио,1976, с. 85-88,электромагнитного излучения через образец. Цель изобретения - повышениеточности и расширение диапазона определяемых концентраций. Согласно способу, настраивают частоту источникаэлектромагнитного излучения таким образом, чтобы энергия кванта излучениябыла близка энергии перехдда электрона в измеряемом полупроводнике е глубокого уровня в зону проводимости илииэ валентной зоны на глубокий уровеньИзлучение модулируют по интенсивностина частоте Г, превращают в одну изформ циркулярной поляризации, пропускают через образец, помещенный в переменное магнитное поле частоты Ги направляют на фотоприемник. Получают отношение сигналов на частотахГ и Г , которое пропорционально концентрации локальных центров образца,2 ил,( 471 й, Й 4 То, д) 8 ньй. зз.п 211, 1 При работе с такими монохромати 5 э ческими источниками излучения как лазеры СО и Не-Ие излучающими в областях длин вопн Ъ=10,6; 3,39; 1,15 и .0,63 мкм, всегда можно подобрать излучение с энергией кванта М, близкой к энергии вышеупомянутого перехода. Необходимым условием при этом должно быть МьЕ, где ЕЕ - ширина запрещенной зоны.Поскольку для ХпБЬ энергия перехода электрона с глубокого уровня в зону проводимости равна примерно 0,11 эВ, то в качестве источника электромагнитного излучения используют лазер на СО , так как энергия кванта излучения Ь 1=0,116 эВ и удовлетворяет условию (Е-Е )=М .Излучение после источника 1 электромагнитного излучения преобразуют в линейно поляризованное, пропуская через поляризатор 4, модулируют по амплитуде с частотой Г =200 Гц, пропуская через обтюратор 5, преобразуют в одну из форм круговой поляризации (правую или левуо) пропуская через четвертьволновую фазовую пластинку 6, фокусируют на образце 9, с целью локализации измерений в помещенном в переменное магнитное поле электромагнита 8 ( =18 Гц), и направляют на фотоприемник 1,Снимаемый с фотоприемника 11 сигнал усиливается избирательными усилителями 12, 3 и детектируется синхроннымн детекторами 14, 15 на частотах 1, =18 Гц и=200 Гц. Далее сигналы подаются на делитель 16, в котором происходит их деление. Отношение этих сигналов аВ определяет искомую величину, которая обсчитывается ЭВИ 19 и выдается на дисплей 20.Отношение сигналов ЕП есть магнитный круговой дихроизм и определяется соотношением 4 ос 1 4 нк д(1,е+1,е )зхп 2 й 1где ьы. - приращение коэффициента поглощения для циркулярно поляризованного излучения,обусловленное магнитным полем;Ж о. - коэффициент поглощения электромагнитного излучения присовпадении направлений распространения излучения с направлением магнитного поляи при противоположной направленности распространенияизлучения и магнитного полясоответственно;й - толщина образца;1 - поток излучения, прошедшийчерез образец при напряженности магнитного поля Н=О,Величина 4 Р связана с концентраци ей локальных центров Б в полупроводнике следующим соотношении: 6 В Б = М-и ед,пл.где М=О, 310 - . -- калибровочныйсм гкЭкоэффициент для 1 ПБЬ.Калибровочный коэффициент М определяют из соотношения 20г гТая (1 а - о ) Г 1 аъй -и) +Юг",За С( + В(а,1 )+ Н 25(1 у г)+ог 1,гКТ1 ф 1 огде 11 а концентрация локальных ценров;- частота перехода электронас глубокого уровня а в зону проводимости 1 (или извалентной зоны на локальныйуровень);Г,полуширина полосы излучениясоответствующая переходу сглубокого уровня в зону проводимости а-,);Я - частота электромагнитного40излучения;Н - напряженность магнитногополя;А(а-, - член, обусловленный зеемановским расщеплением; В(а - член, определяемый изменением вероятностей переходовс. магнитных подуровней одного уровня вследствие смещения состояний;С(а) - член, определяемый различием населенностей магнитных50подуровней исходного состояния (при комнатных температурах, членом можно пренебречь);Кпостоянная Боль цмана;азца;ка. б емп ера тур остоянна ла Для конкретных экспериментальныхусловий в случае образца 1 ПБЬ:4Я)а=1 б 7 10 Гц; Н=1 кЭ;са =1,7 б 10 Гц; ЬГ., -0,02 в; Ь= - =1,054 б1 О Дж с;Т=77 К,На фиг. 2 представлено распределение концентрации локальных центров в полупроводнике ТПБЬ (11 - 3 10 см при Т=77 К, выращен по методу Чохральского, срез (21.Разрешение по образцу 5050 мкм , погрешность измерения 37,Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения концентраций локальных центров по сравнению с прототипом в 10 раз, расширить диапазон измеряемых концентраций до 10 смПовышение точности, расширение диапазона измеряемых концентраций локальных центров и увеличение локальности измерений дает возможность контролировать однородность распределения локальных центров по образцу с линейным разрешением 0,05 мм, существенно улучшить качество выпускаемых полупроводниковых материалов.ФормизобСпособ определения концентрациилокальных центров в полупроводниках,включающий облучение полупроводниковэго образца электромагнитным излу"чением и регистрацию интенсивностиизлучения, прошедшего через образец,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и расшире"ния диапазона определения концентрации локальных центров, образец помещают в переменное магнитное поле частоты 1 облучение ведут циркулярнополяризованным и модулированным по.Интенсивности на частотеизлучениг.ем с энергией кванта, равной энергииперехода основного носителя заряда сглубокого уровня локального центра всоответствующую зону полупроводника,причем направление магнитного поляпараллельно направлению распространения излучения в образце, регистрируют отношение интенсивностей прошедшего через образец излучения на частотах , и 1 и по их отношению определяют искомую величину,1413 б 84 Рддпл юч ку Фо й Р) И.Петровиавчук остаехред рректор Л.П Бандура едакто аз 3791/54 Тираж 746 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыт 30351 Москва Ж 35 Раушская наб.