Устройство для спектроскопии переходных процессов глубокого уровня

СООЗ СОВЕТСКИХСВЗЮЛИЛЕЕСЗМКРЕСПУБЛИК 1/6 01 К 31/26, Н 0 ИСАНИЕ БРЕТЕН У 40ьош Академиато Интезете (Янош Бода,орват, Ласложа (НЦ) оскопия переокого уровня. ики, 1974, 45 9/80,981.СПЕКТРОСКОПИИВ ГЛУБОКОГО4 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ 6 СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ1(71) Мадьяр ТудоманМюсаки Физикаи Кута(56) Ланг Д.В. Спеккодных процессов глЖурнал прикладной фс. 3023-3032.Патент ВНР В 143кл, С 01 К 31/26,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕСС(57) Изобретение относится к злектронной технике, Устройство для спектроскопии переходных процессов глубокого уровня содержит блок для подключения исследуемой структуры, выполненный в виде высокочастотногогенератора 2, согласующий трансформатор 3, переменный конденсатор 5,переключатель 7, вентильную схему,включающую управляемый переключатель 9 и селективный усилитель 1 О,регистрирующий блок, блок управления,логический злемент передачи, синхронный детектор 14, тактовын генератор, блок возбуждения, делитель частоты. В описании изобретения приведены электрические схемы различноговыполнения блока возбуждения. Устройство имеет расширенный диапазон спектроскопии переходных процессов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к способу определения состояния заряженной энергии полупроводниконьж или изоляционных материалов при помощи спектроско 5 пии переходных процессов глубокого уровня широко известному как метод Ш ТЯ.Цель изобретения - расширение диапазона спектроскопии переходных процессов.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для спектроскопии переходньж процессов глубокого уровня; на фиг. 2 - схема выполнения отдельных 15 блоков; на фиг. 3 - временная диаграмма сигналов и импульсов, используемых согласно изобретению.Устройство (фиг. 1 и 2) содержит блок 1 для подключения исследуемой 20 структуры, выполненный в виде высокочастотного генератора 2., подключенного к первичной обмотке согласующего трансформатора 3, вторичная обмотка которого одним выводом подключена 25 к клемме 4 для подключения исследуемой структуры, а другим выводом - к первому выводу переменного конденсатора 5, второй вывод которого и вторая клемма 6 для подключения ис О следуемой структуры подключена к выходу блока 1 для подключения исследуемой структуры, третий вывод вторичной обмотки согласующего трансформатора 3 подключен через переключатель 7 к управляющему входу блока 1, для подключения исследуемой структу.ры, вентильную схему 8, выполненную в виде последовательно соединенного управляемого переключателя 9 и селек-тивного усилителя 10, вход которого соединен с входом вентильной схемы 8, а выход селективного усилителя 10 соединен с выходом вентильной схемы 8 и с входом регистрирующего блока 11, а управляющий вход переключателя45 вентильной схемы 8 подключен к выхо" ду сигнала управления вентильной схемой блока 12 управления, выход регистрирующего блока 11 через логический элемент 13 передачи подключен к входу 50 синхронного детектора 14, выход сигнала управления элементом 13 блока 12 управления подключен к управляющему входу логического элемента 13 передачи, вход блока 12 управления подсоединен к выходу тактового генератора 15, задающий выход сигнала управления блоком 16 возбуждения блока 12 управпения через блок 16, возбуждения подключен к управляющему входу блока 1 для подключения исследуемой структуры, делитель 17 частоты, выход которого подключен к второму входу синхронного детектора 14, а вход делителя 17 частоты подключен к выходу сигнала управления синхронным детектором 14 блока 12 управления, блок 16 возбуждения выполнен в ниде генератора 18 импульсов с частотой следования импульсов, равной половине управляющей частоты задающего сигнала уп"равления блоком 16 возбуждения, а блок 12 управления имеет дополнительный выход сигнала управления блоком 16 возбуждения, подключенный к второму входу генератора 18 импульсов..Блок 16 возбуждения содержит второй генератор 19 импульсов, первыйвход которого подключен к дополнительному выходу сигнала управления блоком 16 возбуждения блока 12 управления, а второй вход генератора 19 импульсонподключен к выходу задающего сигнала управления блоком 16 возбуждения блока 12 управления,На фиг. 3 показана пара регионов 1 и 11,Импульсы, показанные между моментами Ср и 1 должны повторяться после момента с .В момент г., который обозначает начало региона 11, генерируются те же импульсы, что и н момент Ср н регионе 1. Таким образом, момент Ссоответствует моменту с. Соотнетственно в регионе 11 имеются следующие импульсы: управляющий импульс Рр, возбуждающий импульс Р, запускаемый управляющим импульсом, изолирующийимпульс Р;, импульсы Руправляющиелогическим элементом 13 передачи.В ответ на эти импульсы срабатывание образца выдает сигнал Б срабатывания, который управляет входом синхронного детектора 14. Возбуждающий импульс Роканчивается н момент и его продолжительность равна Т .Вслед эа ним идет мертвый период Т, который оканчивается в моментИмпульс Р длится н течение объединенных периодов Т управляющего импульса Р и мертвого периода Т, т.е. до момента С. Синхронизирующий импульс Р синхронного детектора 14 начинается в моментз и имеет период 2 Т.1435163 В регионе 11 сигналы Би Бсрабатывания попеременно повторяются.Синхронный детектор 14 работает также, как и в регионе 1. Следовательно,весовое усреднение происходит так,как описано в отношении региона 1.Переходные процессы переключениявновь нейтрализуют друг друга, что 10 дает уже описанные преимущества. Благодаря присутствию возбужцающих импульсов второго типа Р Физическоезначение выхода синхронного детектора 14 теперь иное.15 Обработка сигналов переходных процессов срабатывания получается эасчет двух типов нагрузки, где этисигналы интегрируются и умножаютсяна синхрониэирующий импульс Р в ка честве взвешенной Функции, дает те жевозможности измерений, что и широкоизвестный способ ОЬТБ с двойной корреляцией нли 1 НИ,ТБ.Устройство работает следующим об разом.Соответствующие сигналы срабатывания запускаются двумя типами возбуждающих импульсов и взвешиваютсяс противоположными знаками, что дает 30 воэможность определения пространственного распределения концентрацийглубокого уровня, если продолжитель.ность обоих типов возбуждающих им- .пульсов Р 4 и Р установлена равной,а их относительная интенсивность меняется.Блок 16 возбуждения обеспечиваетимпульсное возбуждение образца в блоке 1 для подключенияисследуемойструктуры в соответствии с управляющими командами, выдаваемыми блоком 12управления, выполненным с возможностью управления и синхронизации работы различных блоков устройства. Тактовый генератор 15 используется для выдачи различных тактовых импульсов на блок 12. Возбуждающие импульсы второго типа Р отличаются по интенсивности и/или продолжительности от возбуж даюцих импульсов первого типа Р и на примере, проиллюстрированном на фиг.З, их интенсивность 1 ш меньше, а их продолжительность короче, чем соответствующие параметры возбуждаю- .55 щих импульсов первого типа Р. Отсюда следует, что второй сигнал Б. срабатывания меньше первого.т 1Таким образом, в регионе 11.происходит меньше явлений, чем в регионе 1.Существенная функциональная разницазаключается в том, что в момент С,начинается действие второго типа управляющего импульса Р, , когда с момента начала возбуждающего импульсаР прошло время, приблизительно равное Т, и второй управляющий импульсимеет продолжительность Т . Генерирование второго управляющего импульса Р , связано с генерированием соответствующего иэолируюцего импульсаР 1 , импульса Рдля управления исследуемой структурой н второго возбуждающего импульса Р , отличающегося по продолжительности и/или интенсивности от первого возбуждающего импульса Р.Для точной синхронизации должны существовать следующие условия. Второй возбуждающий импульс Р, оканчи вается в момент С , импульс Рт,. должен закончиться в момент С который возникает за моментом С когда истечет мертвый период Т, а мо мент С, должен. совпасть со средним фронтом синхронизирующего импульса Р, начинающегося в момент С и имеющего период 2 Т р. Продолжительность Т им пульса Рт определяется иэ уравнения Т. =Т,+Т, где Т , - продолжительность возбуждающего импульса вто.; рого типа Р. Начальный момент С.у второго возбуждающего импульса Ру должен быть установлен так, чтобы предшествовать моменту С , который имеет фиксированную фазу, на сумму продолжительностей мертвого периодаТ и импульса Т .В регионе 11 возбуждающие импульсы первого и второго типа Р и Р генерируются периодически с соответствующими периодами 2 Т так, что их относительная фаза остается постоянной. Вентильная схема 8 выполнена своэможностью изолирования выхода от входя блока 1 на продолжение перио: да Т возбуждения и на небольшой пеФриод задержки в несколько наносекунд вслед за возбуждением. Это может быть сделано, например, посредством за: земления входа блока 1 и отсоединением выходной линии блока 1. Вентиль,ная схема 8 имеет управляющий вход, соединенный с выходом блока 12 уп равления для получения от него изоли- . и рующих импульсов Р, .Блок 16 возбуждения содержит первый и второй генераторы 18 и 19 им- и пульсов. Первый генератор 18 импульсов имеет первый вход, соединенныйс выходом блока 12 управления для по- и лучения управляющих импульсов РЗ, по- в казанных на фиг. 3. Первый генера ф тор 18 имеет второй запрещающий вход, ч соединенный с выходом блока 12 управ" дл ления для получения блокирующих им- р пульсов Ря . Во время наличия блоки- в рующих импульсон Ря первый генера- у тор импульсов не может генерировать т импульсы.Второй генератор 19 импульсов вы-вполнен с вазможностью выдавать нозбуждающие импульсы второго типа Р,в режиме работы, соответствующем региону 11. Второй генератор 19 им 1пульсон имеет управляющий вход, соединенный с выходом блока 12 управленив для получения управляющих импульсон второго типа Р, .Задающее средство (не показано)обеспечивает соответствующую установку параметров блока управления,т.е. работу в 1 и 11 режимах (регион 1 или 11), включая установку частоти тактиронания и продолжительность возбуждающих импульсов.Если сравнить предлагаемое устройство, показанное на фиг.1, с извест, ным, используемым для осуществления З 5метода 00 ЬТБ, его простота очевидна.Многократная обработка сигналов имногократно повторяемые аналоговыеоперации используемые в таких известных устройствах, снижают отношение сигнал/шум, а также чувствительность, что не имеет место в предла- .гаемом устройстве. Предлагаемое устройство способно определять изменения переходных процессов емкости45всего в 10пф.Формула изобретения1. Устройство для спектроскопии 50 переходных процессов глубокого уровня, содержащее блок для подключения исследуемой структуры, выполненный в виде высокочастотного генератора, подключенного к первичной обмотке 55 согласующего трансформатора, вторичная обмотка которого, одним выводой подключена к клемме для подключения 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок возбуждения содержит второй генератор импульсов, первый вход которого под1435163 оставитель Н.Саришвилиехред М.ИоргеиталКорректо едактор И.Петрова екма 2 каз 5569/ одписноССР твеииого комитетаретеиий и открытий35, Раушская наб. д, 4/5 оизводственно-полиграфическое предприятие г. Ужгород, ул. Проект ключен к дополнительному выходу сигнала управления блоком возбуждения,блока управления, а второй вход 59 Тираж ВНИИПИ Государс по делам изоб 113035, Москва, Ж генератора импульсов подключен к выходу задающего сигнала управленияблоком возбуждения блока управления.