Введение к работе
Актуальность темы
Получение различного рода барьерных структур (МДП. барьеров іііоттки, гетеропереходов) в большинстве случаев является основной целью полупроводниковой технологии. Нередко такие структуры (поликристаллические полупроводники, эпитаксиальные слои) выступают в роли исходного материала. С другой стороны случайная неоднородность электрофизических свойств, возникающая в ряде случаев в процессе роста и остывания полупроводниковых кристаллов, может привести к возникновению неконтролируемого потенциального рельефа, свойственного также поверхности полупроводника ' после химической обработки. Наличие такого потенциального рельефа затрудняет транспорт электронно-дырочной плазмы в кристалле и ухудшает характеристики готовых изделий полупроводниковой электроники. Именно указанные особенности часто определяют возможность или невозможность практического применения неоднородных материалов и структур на их основе в некоторых классах электронных приборов. Важную роль в связи с этим приобретает разработка совершенных методов локальной диагностики однородности электрофизических свойств полупроводниковых материалов. Прогресс в соответствующих исследованиях позволит получить новые данные, необходимые для создания материалов с заданными свойствами и развить фундаментальные представления о природе физических явлений и эффектов в кристаллах с электрически активными неоднородностями.
Учитывая, что наиболее чувствительными как к дефектному состоянию полупроводника, так и к наличию потенциальных барьеров,
- 4 -является время жизни неравновесных носителей заряда, цель диссертационной работы заключалась в создании аппаратуры для неразрушающих экспресс-измерений величины и пространственного распределения локального времени жизни, а также проведение исследований процессов рекомбинации в негомогенных полупроводниках с потенциальными барьерами, связанными с различного рода неоднородностями. Для ее осуществления требовалось решить следующие задачи:
выбрать оптимальный метод измерений и отработать его методику;
обеспечить бесконтактный характер измерений;
автоматизировать процесс измерений и обработку результатов;
провести исследования процессов рекомбинации в полупроводниках с естественной и искусственно созданной неоднородностью потенциального рельефа.
Научная новизна и практическая значимость работы состоит в следующем:
предложен и реализован способ построения эффективной многофункциональной автоматизированной измерительной системы, служащей для бесконтактного локального экспресс-контроля времени жизни носителей заряда и проводимости полупроводников;
разработана новая схема компактного широкодиапазонного интерфейса для связи персональной ЭВМ с комплексом серийных электронных контрольно-измерительных приборов;
- разработана схема коммутатора с расширенными функциями для
программируемого управления движением координатного столика,
служащего для перемещения объектов исследования;
впервые проведены комплексные исследования фотоэлектрических и рекомбинационных свойств поликристаллических кремниевых пленок и установлена взаимосвязь характера изменения измеряемых параметров с флуктуациями крупномасштабного потенциала на границе зерен;
предложена и экспериментально подтверждена модель, описывающая влияние границ зерен на электрофизические параметры неоднородных полупроводников, а также методика оценки величины крупномасштабного потенциального барьера из результатов эксперимента.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Совокупность теоретических и экспериментальных исследований и технических решений, обусловивших создание автоматизированной измерительной системы для локального контроля времени жизни неравновесных носителей заряда и проводимости полупроводниковых подложек и барьерных структур на их основе.
-
Методика бесконтактной экспресс-диагностики наличия потенциального рельефа в полупроводниковых объектах путем анализа зависимости эффективного времени жизни неравновесных носителей заряда от координаты, частоты модуляции и интенсивности света.
. 3. Результаты исследований рекомбинационных процессов в неоднородных кремниевых объектах с крупномасштабным потенциальным рельефом и теоретическая модель, положенная в основу их интерпретации.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзной конференции "Фотоэлектрические явления Е полупроводниках" - Ташкент, 1989 г. и на Международной конференции Европейского физического" общества, секвдя физику твердого тела, ФРГ, г.Регенсбург, 1993 г. и семинарах кафедрь физики полупроводников Велгосуниверситета.
По результатам диссертации опубликовано восемь научный работ.
Структура и объем диссертации
