Введение к работе
з Актуальность проблемы
Важнейшей задачей, которую приходится решать разработчикам и производителям полупроводниковых приборов, является определение концентрации и параметров глубоких уровней (ГУ) в полупроводниках. Наличие глубоких центров - некоторых примесей, радиационных дефектов, дефектов термообработки - придаёт полупроводникам как полезные, так и нежелательные свойства. Поэтому исследование свойств ГУ является одним из основных и актуальных направлений современной физики полупроводников, что стимулирует, в свою очередь, развитие методов определения параметров ГУ в полупроводниках.
В настоящее время для определения параметров ГУ широко используется метод нестационарной спектроскопии глубоких уровней (НЕСГУ или DLTS -Deep Level Transient Spectroscopy). Достоинствами метода являются: высокая чувствительность по концентрации глубоких уровней, возможность независимого определения энергии активации и сечения захвата носителей, возможность определения параметров ловушек для основных и неосновных носителей тока. Основной проблемой стандартного метода DLTS является недостаточная разрешающая способность, делающая практически невозможным разделение сигналов от нескольких близко расположенных глубоких уровней в запрещенной зоне полупроводниковой структуры.
В этой связи тема работы, направлением на изучение способов повышения разрешающей способности, а также достоверности и надежности метода DLTS, является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения. Цели и задачи работы
Цель работы заключалась в разработке методов повышения разрешающей способности, достоверности и надежности метода Laplace-DLTS. Для выполнения поставленной цели решались следующие основные задачи: 1. Анализ разрешающей способности и достоверности методов обработки
релаксационного сигнала (классический DLTS, Laplace-DLTS).
2. Применение подхода L-кривой для выбора параметра регуляризации в
методе Laplace-DLTS как способ повышения достоверности информации о
параметрах глубоких уровней.
3. Повышение разрешающей способности метода Laplace-DLTS.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней:
Впервые использован подход L-ісривой при выборе параметра регуляризации в методе Laplace-DLTS, позволивший повысить разрешающую способность и достоверность метода.
Впервые показано, что неопределенность при выборе параметра регуляризации в методе Laplace-DLTS приводит к возникновению дополнительных пиков в спектре, количество которых не соответствует количеству экспоненциальных составляющих в исходном сигнале, что приводит к ошибкам при определении количества глубоких уровней исследуемого полупроводника и их параметров.
Практическая ценность работы
Выбор параметра регуляризации по L-кривой при обращении преобразования Лапласа в методе Laplace-DLTS позволяет избежать неконтролируемых ошибок, повысить разрешающую способность и достоверность метода при автоматизированной обработке релаксационных кривых в экспериментах по исследованию параметров глубоких уровней в полупроводниках.
Использование метода Laplace-DLTS с выбором параметра регуляризации по L-кривой при обработке релаксационных кривых обеспечивают прецизионное определение параметров дефектов и типа их симметрии по расщеплению сигнала DLTS при нагрузках на кристалл много меньших его предельной прочности, что принципиально упрощает практическую реализацию метода.
Предложенный подход может применяться не только для обработки сигналов DLTS, но и в других задачах, требующих анализа экспоненциальных релаксационных сигналов (фотоиндуцированная спектроскопия, фотолюминесценция).
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались на XII Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2006), III Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах. Фагран-2006» (Воронеж, 2006), V Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения (Intermatic-2006)» (Москва, 2006), IX Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2008), а также на научных семинарах кафедры ядерной физики ВГУ. Научные положения, выносимые на защиту
Неопределенность при выборе параметра регуляризации в методе Laplace-DLTS приводит к появлению артефактов в виде несоответствия количества определяемых глубоких уровней в спектре сигнала исходным данным.
Разработанный подход с выбором параметра регуляризации по L-кривой снимает ограничения метода Laplace-E>LTS и повышает достоверность получаемых результатов.
Подход LL-DLTS позволяет повысить разрешающую способность стандартного метода за счет нахождения оптимального решения из спектра регуляризованных решений.
Использование метода LL-DLTS при обработке релаксационных сигналов позволяет не менее чем на порядок по сравнению с предельной прочностью кристалла снизить величину давления на образец в экспериментах по определению типа симметрии дефекта.
Структура и объем диссертации
