Введение к работе
Актуальность темы. Комплексное исследование свойств полупроводников автоматизированными неразрушаюшими методами является актуальным, позволяющим один и тот же образец использовать как для определения характеристик материала, так и для создания полупроподпикопого прибора на его основе. Введение .элементов автоматизации в процесс измерении существенно ускоряет получение необходимой информации и повышает се доеговерпость, т.к. исключает ошибки, которые могут быть внесены оператором.
С другой стороны, перазрушшошнй контроль качества выращиваемых полупроводниковых структур способствует оітпіміпации технологических процессов их получения и увеличению пропета выхода готовых изделий.
При создании новых полупроводниковых приборов появляется возросшая потребность в Солее точном определении параметров исходного материала как в объемных образцах, так и в тонких слоях и переходных областях структур. Это связано с использованием новых материалов и созданием более сложных полупроводниковых устройств.
Возникает потребность в разработке и усовершенствовании автоматизированных неразрушшоишх методов определения параметров исходного материала и контроля качества этою материала на различных технологических этапах произ-водства сложных полупроводниковых приборов. Это является актуальным, как с точки зрения фундаментальной пауки, так и возросших требований практики.
Исследование магнитооптических резонансов методами нелинейной оптики во многих случаях имеет большие преимущества перед традиционными методами оптики. Это особенно ощутимо при изучении магнитных резонансов, когда подстройка па резонанс осуществляется сканированием магнитного поля при фиксированных частотах источников излучения. В последние годы было показано, что в условиях резонансного комбинационного рассеяния испытывают резонанс многое кинетические параметры, такие как магнитосопротивление, фотопроводимость, фото ЭДС, пропускание, отражение и машитопоглощение света, как в объемных образцах, так и в двумерных структурах. Это открывает новые возможности для изучения особенностей энергетического спектра в полупроводниках. Комплексные исследования оптических и кинетических резонансов при комбинационном рассеянии позволяют прояснить некоторые пршшнгаїальнью детали нелинейного взаимодействия лазерного излучения с веществом и получать информацию о параметрах электронного газа и уровнях примеси бесконтактными нфазрушшощими методами.
Целью диссертационной работы является разработка автоматизнровшшьгх перазрушшощих методов исследовшшя полупроводников.
Основные задачи:
1. Разработать неразрушающие автоматі пировшшые методы исследовшшя нелинейного спинового резонанса, маппггооптических резонансов в узкозонных
полупроводниках, измерение концентрации и профилей концеїпрации носителей заряда в полупроводниках.
-
Разработать и изготовить комплекс устройств для реализации бесконтактных мегодов исследования магнитооптических рсзонансов в полупроводниках.
-
Разработать и создать устройство для неразрушшощего автомагичирован-ного измерения профшшй распределения носителей заряда и сложных полупроводниковых структурах.
-
Используя разработанные методы, исследовать влияние магнитного поля и степени легирования на g - фактор в узкозонпом полупроводнике (n-InSb).
-
Исследовать резкие профили распределения примесей в полупроводниковых структурах (на основе кремния и арсенида іитлия).
Научная новизна.
-
Полученные высокая чувствительность и спектральная точность регистрации спинового нелинейного резонанса позволили обнаружить н впервые измерить анизотропию g- фактора свободных электронов в антимониде индия.
-
Получено высокое разрешение полупроводникового анализатора спектра, принципиальной особенностью кшорого является усиление сигнала в процессе измерения.
-
Разработал и предложен способ бесконтактного определения концеїпрации носителей! заряда В вырожденных полупроводниках, основанный на оптическом эффекте Шубникова-де Гааза.
-
Разработан И создан прибор "Профилометр", позволивший измерять характеристики полупроводников и сверхтонких полупроводниковых структур не-разрушающим методом при положительном напряжении на р*-п переходе.
Практическая ценность.
-
Разработанный и созданный комплекс устройств для неразрушшощего исследования и определения параметров полупроводников внедрен в ИФІІ СО РАН.
-
Разработанное и созданное устройство для исследования профилей распределения легирующих примесей в сверхтонких субмикронных полупроводниковых структурах внедрено наряде предприятий в России и в странах ближнего зарубежья, (в Новосибирске, Москве, Киеве, Минске, Бишкеке). Экономический эффект or применения прибора "Профилометр" в производстве только акгивных элементов типа p-i-n диодов составил 180 тыс. рублей в ценах 1984 года.
Основные положения, представляемые к защите.
J. Методы спинового нелинейного резонанса, определения #- фактора и изучение свойств полупроводникового анализатора спектра.
2. Магнитооптический бесконтактный метод определения концеїпрации носителей заряда в полупроводниках.
3. Нераірушагаїций метод определения концентрации и профиля распределения концеїпрации носителей заряда в сложных полупроводниках.ю
Апробация р_абохц. Основные результаты работы обсуждазись на научных семинарах в ИФП СО РАМ, на втором Всесоюзном семинаре по физике и химии полупроводников в г. Павлодаре, на Всесоюзной конференции " Оптический, радиоволновой н тепловой методы неразрушагащего контроля " в г. Могилеве, на XXXf научно-технической конференции НИИГАнК, на Российской научно-технической конференции в г. Новосибирске, в ПИИ "Орион" {г. Киев), в ПИИ "Пульсар" (г. Москва), иа третьей Международной научно-технической конференции ЛГПП-96 в г. ((овосибнрекс.
Публикации. Материалы диссертации изложены в 21 печатной работе.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и трех приложений. Работа содержит 128 стр. текста, 42 рисунка и 111 наименований литературы.