Характеристичний параметр напівпровідника.

Управління потоками нерівноважних носіїв заряду лежить в основі роботи абсолютної більшості напівпровідникових приладів. Тому крім величини ПЕО область застосування і умови функціонування приладів визначає і такий найважливіший параметр висхідного матеріалу як час життя нерівноважних носіїв заряду (н.н.з). Час життя однозначно пов'язано з дифузійною довгою носіїв заряду L:

(2.1)

де D – коефіцієнт дифузії носіїв заряду.

Величина часу життя індивідуальна для напівпровідників різної хімічної природи і чутлива до центрів з глибокими рівнями, дислокаціям і іншим дефектам структури. Чим вище концентрація цих центрів і їх перетин рекомбінації, тим менше час життя. В більшості випадків в напівпровідниковому приладобудуванні використовують чисті і структурно досконалі кристали, високі значення часу життя, що мають. Проте, для ряду найважливіших застосувань (імпульсні і високочастотні прилади, інжекційні лазери, напівпровідникові джерела світла і ін.) необхідні рисі значення часу життя. Діапазон значень t, охоплюваний метрологією напівпровідників, тягнеться від сотень мікросекунд до наносекунд і менше.

Вибір методу вимірювання часу життя визначається специфікою роботи відповідних типів напівпровідникових приладів.

Через вище сказані причини в даний час існує декілька десятків різних варіантів методик вимірювання часу життя, з яких в практичній метрології напівпровідників затвердилися лише деякі.

Інтерпретація часу життя як параметра,що характеризує властивості матеріалу, утруднена тим, що його зміряні значення в загальному випадку сильно залежать від умов цих вимірювань: рівня інжекції надмірних носіїв заряду, умов збудження (стаціонарне або нестаціонарне, рівномірне або нерівномірне) і т.д.

Відмінність між характеристичними і зміряними значеннями t стирається при малих концентраціях центрів рекомбінації і низьких рівнях інжекції.

Тому метрологічно правильно (і це дотримується у всіх стандартах на напівпровідники, включаючи міжнародні), називаючи конкретне значення t, обов'язково указувати, яким методом воно зміряно.

При всьому їх різноманітті методи вимірювання t діляться на дві групи:

1. Прямі вимірювання t по загасанню надмірної провідності з часом.
2. Непрямі вимірювання t через L (див. формулу 2.1), коли оцінюється просторовий розподіл надмірних носіїв заряду.

Слід зазначити, що зміряний (ефективний) час життя (t _эфф) визначається рекомбінацією носіїв заряду як в об'ємі напівпровідника, так і на його поверхні і пов'язано з об'ємним (t _v) і поверхневим (t _s) часом життя співвідношенням:

(2.2)

У свою чергу поверхневий час життя для пластини завтовшки d може бути виражений як:

(2.3)

де S – швидкість поверхневої рекомбінації.

Для визначення t _v вимірювання проводять на товстих пластинах (злитках) і роблять швидкість поверхневої рекомбінації мінімальною (звичайно шляхом тонкої шліфовки і травлення поверхні). Якщо ж проводити вимірювання на достатньо тонких пластинах, то з'являється можливість вимірювання S.

Таким чином, майже будь-який метод вимірювання часу життя при виконанні певних умов трансформується в метод визначення швидкості поверхневої рекомбінації.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: