Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






Оптичний метод визначення концентрації кисню і вуглецю в кремнії і германії.




Цей метод найбільш поширений в практиці промислового контролю напівпровідникових матеріалів.

В спектрах ГИК - поглинання (пропускання) виявляються різкі піки на довжинах хвиль =11,7 мкм і =9,1 мкм для германію і кремнію, відповідно. Ці списи однозначно обумовлені розчиненим в кристалічних гратах оптично активним киснем. Вуглець в кремнії дає розмитий пік (смугу) поглинання при ~ 16 мкм.

Природу ГИК - поглинання на домішці кисню в кремнії розкрив в 1957 р. Кайзер.

Згідно запропонованої їм моделі атом кисню, упроваджуючись між двома сусідніми атомами кремнію, розриває їх ковалентний зв'язок. При цьому він сам виявляється пов'язаним з двома атомами кремнію, утворюючи своєрідний просторовий трикутник типу Si-О-Si.

У присутності електромагнітного поля світлової хвилі цей трикутник поводиться як осцилятор, точніше як два суміщені осцилятори Si-0. Власна частота коливань такого осцилятора визначається масою, що входять в нього атомів, і пружністю зв'язку між ними. В цьому випадку, коли частота випромінювання співпадає з власною частотою коливань осцилятора, відбувається максимальне(резонансне) поглинання, тобто в спектрі поглинання спостерігається різко виражений максимум (пік).

Коефіцієнт поглинання Доl є функція довжини хвилі l.

Площа піку поглинання в околиці l=lрезон. згідно моделі Кайзера пов'язана з концентрацією кисню таким чином:

(3.25)

де А - постійна, залежна від приведеної маси осцилятора і показника заломлення матеріалу.

Методика визначення концентрації кисню полягає, таким чином, у вимірюванні спектру ІК-поглощенія за допомогою стандартних спектрофотометрів типу ІКС-14, ІКС-23, ИR-10, ИR-20, "Спекорд" і інше. з подальшим підрахунком площі піку поглинання і його перерахунком в концентрацію кисню.

Зразки для вимірювань звичайно є пластинами розмірами порядка 10х30х6 мм3.

Нижня межа вимірювань концентрації кисню в кремнії складає ~ 5×1016 см-3. Погрішність вимірювань залежить від самої величини Nкисл. і товщина зразка. Верхня межа вимірювань концентрації кисню в кремнії оцінюється приблизно як 2×1017 см-3. В цих межах (5×1016 см-3 - 2×1017 см-3) погрішність вимірювань складає 10-20 %. У міру зменшення концентрації


кисню погрішність зростає, оскільки поблизу кисневого піку починає позначатися поглинання на гратах кремнію, що приводить до завищення зміряних (ефективних) значень Nкисл. (наприклад, порівняно з вимірюваннями радіоактивацій).

В германії нижня межа вимірювань Nкисл. визначається як 1×1016 см-3 при l=11,7 мкм, а при більш високих концентраціях кисню (аж до 8×1015 см-3) погрішність зростає і досягає значень 15-20 %.

Пониження температури, наприклад, до 77К не приводить до істотного збільшення чутливості методу. При особливо низьких температурах (менше 20К) тільки для германію характерний деяке підвищення чутливості за рахунок збільшення коефіцієнта поглинання приблизно в 4 рази.

Особливістю визначення змісту вуглецю в кремнії є наявність сильного граткового поглинання поблизу смуги поглинання вуглецю (~1016 мкм). Для виключення граткового фону в цьому випадку застосовують диференціальний варіант вищеописаного методу, що полягає в тому, що як реєструючий прилад служить двохпроменевий спектрофотометр: в один з його каналів поміщають досліджуваний зразок, а в іншій - стандартний зразок, спеціально очищений від вуглецю. Різницю між спектрами обох каналів використовують для підрахунку концентрації вуглецю. Звичайна товщина зразків ~ 2 мм Цей метод дає дещо занижені значення порівняно з радіоактивацією, оскільки він не чутливий до вуглцевої фази типу b-SiC.

 

 






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных