Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Модифициронанные фототепловые методы для определения электронных и тепловых параметров полупроводниковых материалов Лапшин, Константин Владимирович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лапшин, Константин Владимирович. Модифициронанные фототепловые методы для определения электронных и тепловых параметров полупроводниковых материалов : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07.- Москва, 2000.- 20 с.: ил.

Введение к работе

Актуальность работы:

Технический прогресс на рубеже 21-го века выдвинул высокие
требования к качеству полупроводниковых материалов, в первую очередь
к точности и экспрессное определения их тепловых и электронных
параметров. ;

Контактные методы исследования* имеют отрицательные характеристики из-за большой погрешности измерений и ограничений для образцов полупроводниковых материалов, . обладающих высокой теплопроводностью, малыми временами жизни носителей заряда, а также для тонкопленочных образцов.

Потребности производства ставят перед исследователями цели разработки моделей и методик локального, дистанционного, неразр'ушшощего контроля материалов путем определения их тепловых и электронных параметров в широком температурном диапазоне.

Решать задачи этого направления возможно благодаря использованию . бесконтактных. неразрушающих безэталонных фототепловых н фотоакустических методов, в первую очередь с использованием таких перспективных методов, как метод «мираж» -эффект и фоторефлекщ-юнный метод. .

Впервые физическая основа и теоретическое обоснование метода «мираж» - эффект были рассмотрены в работах Фурнье, Боккара и Бадоза. Фоторефлекционный метод, как правило, применяется в тех случаях, когда применение метода «мираж»- эффект - из-за особенностей геометрии образца - становится затруднительным." - „

. К данному времени различные группы исследователей показали возможность измерения тепловых и электронных параметров образцов с применением вьішеупомяігутьіх методов, однако, так и не было создано экспресс - методов определения параметров образцов в релыюм времени. Не проводились измерения тепловых и электронных параметров образцов в различных температурных диапазонах, которые могли бы раскрыть, процессы распространения тепла в образце и определить характер методической погрешности методов. Точность измерения параметров образцов, определяемых методом «мираж» - эффект с импульсным возбуждением, была невысока (до 30%). При определении параметров образцов не учитывалось влияние скорости поверхностной рекомбинации

:.-3-

носителей заряда. Исследования тонких пленок в России фототепловыми методами вообще не проводились из-за отсутствия соответствующей технической базы.

Цель работы:

Цель данной работы состояла в модернизации фототепловых методов, позволяющей улучшить их характеристику, учесть скорость поверхностной .рекомбинации носителей заряда при обработке экспериментальных результатов, ' добиться понижения погрешности определена тепловых и электронных параметров полупроводниковых материалов, а также проводить измерения тепловых параметров тонкопленочных образцов.

Для достижения целії данной работы решались следующие задачи:

по созданию фототеплового экспресс - метода, позволяющего определять параметры образцов с меньшей погрешностью и в режиме реального времени;

по разработке и реализации, методики измерения коэффициента температуропроводности тонких пленок, в том' числе с высокими коэффициентами тепло- и температуропроводности;

по созданию расчетной модели обработки экспериментальнлх результатов, получаемых с использованием импульсного метода «мираж» - эффект, учитывающей влияние рекомбинационных процессов на поверхности образца; л- .

по проведению измерений температуропроводности полупроводниковых образцов п диапазоне (77-300) К.

Научная новизна:

  1. Создан экспресс - метод на основе фоторефракционного явления, который благодаря впервые примененному разделению пробного луча позволяет в режиме реального времени проводить более' корректные измерения параметров образцов (коэффициентов диффузии, тепло- и температуропроводности, времени жизни носителей заряда) по сравнению с традиционным методом «мираж»- эффекта.

  2. Разработана и экспериментально реализована оригинальная методика на базе фоторефлекционного эффекта с использованием искусственно

, созданных биений между пробным и возбуждающим излучениями,

. - --,..:- -4- ..; ..'.

позволяющая проводить измерения коэффициента

температуропроводности и геометрических размеров тонкопленочных
образцов. '.','-.

3. Впервые обнаружен эффект пространственного раздзоения пробного
луча при прохождении фронта температурной волны через
полупроводник.

4. Предложена расчетная модель обработки экспериментальных
результатов, получаемых с использованием импульсного метода «мираж»
- эффект, учитывающая влияние рекомбинационных процессов на
поверхности образца.

5. Впервые проведены измерения скорости поверхностной рекомбинации
кремниевых образцов методом «мираж» - эффект..

6. Впервые проведены измерения ' коэффициентов
температуропроводности кремниевых образцов б диапазоне (77-300) К
импульсным методом «мираж» - эффект, позволившие понять механизм
распространения тепла в образцах и характер методической погрешности
эксперимента.

Практическая ценность работы:

Предложенные в работе новые фототепловые методики, использующие разделение пробного луча, специально созданные биения между пробным и возбуждающим излучениями, а также расчетную схему, учитывающую скорость поверхностной рекомбинации носителей заряда, позволяют:

более корректно, по сравнению с традиционными методиками, определять параметры полупроводников (коэффициент температуропроводности, время жизни носителей заряда, скорость поверхностной рекомбинации, коэффициент' диффузии носителей) в режиме реального времени;

определять скорость поверхностной рекомбинации образцов с использованием импульсного метода «мираж» - эффект;

определять коэффициент . температуропроводности и геометрические размеры тонкоплеиочных материалов, измерение которых другими методами не представляется возможным;

снизить погрешность определения тепловых (коэффициент температуропроводности) и электронных (коэффициента диффузии фотонндуцированных носителей заряда, времени жизни носителей заряда) параметров полупроводников;

измерять параметры полупроводниковых образцов -5-

(коэффициенты тепло- и температуропроводности) з диапазоне (77-300)К.

Основные положения, выносимые на защиту, учитывают
научную новизну «.практическую ценность работы и состоят в
следующем: -

  1. Впервые предложен, обоснован и экспериментально реализован экспресс - метод на базе фоторефракционного явления, осиованішй на оригинальной идее использования разделенного пробного луча, что позволило измерять физические парамехры образцов (коэффициенты диффузии, тепло- и температуропроводности, время жизни носителей заряда) в режиме реального времени, а также значительно снизить' погрешность их измерений - на (10-25)%.

  2. Разработана и экспериментально реализована новая методика измерения коэффициента температуропроводности тонких пленок фоторефлекционным методом, использующая специально созданные

биеНИЯ Между ПробнЫМ И ВОЗбуЖДаЮЩИМ ИЗЛучеНИЯМИ. 'V-'.''

3. Впервые экспериментально обнаружен эффект пространственного
расщепления пробного луча при прохождении фронта температурной
волны через полупроводник и дана его интерпретация, позволившая
понять механизм формирования фототеплового сигнала на малых
глубинах зондирования. ".;.

  1. Создана новая расчетная модель обработки результатов, получаемых с использованием импульсного метода «мираж» - эффект, учитывающая влияние рекомбинационных процессов на поверхности образца, а также позволяющая определить скорость поверхностной рекомбинации и понизить погрешность определения параметров (коэффициента диффузии, времени жизни носителей заряда) образца.

  2. Впервые импульсным методом «мираж» - эффект проведены измерения коэффициентов температуропроводности кремниевых образцов в диапазоне (77-300) К, подтвердившие эффективность физической модели метода, и выявившие характер методической погрешности эксперимента.

ч Вклад автора: .

- * -**"~

. - Изложенные в работе результаты получены автором лично или в ' соавторстве при его непосредственном участии.

-б-

Апробация работы:

*

Основные результаты докладывались на:

1.8-ой Международной Конференции по Фотоакустическим и

Фототепловым явлением (Гваделупа, Франция, 1994-г.).

2. Международном Семинаре по Современной акустике (Нанкин, Китай,

1994 г.). -

3.4-м Семинаре по Фотоакустике и Фототепловым Явлениям (Гливиц,

Польша, 1999 г.).

  1. Научной Сессии МИФИ-99 (Москва, 1999 г.).

  2. Научной Сессии МИФИ-2000 (Москва, 20.00 г.).

Основные результаты исследований опубликованы в 10 работах в отечественной и зарубежной печати, список которых приведен ниже.

Объем и структура диссертации:

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 83 наименования. Работа изложена на 141 странице и включает 25 рисунков и 1 таблицу.