едення домішок у основний матеріал називають легуванням. В якості донорів і акцепторів найбільш часто використовують, в основному, елементи V і III груп Періодичної системи. Ці домішки створюють дрібні рівні в забороненій зоні з енергією іонізації порядку 0,01 еВ.
. 3 Спектральний діапазон оптичної прозорості чистого кремнію
У нормальних умовах чистий кремній прозорий для електромагнітного випромінювання з довжиною хвилі 1,1 мкм. Завдяки більш широкою забороненою зоні власне питомий опір кремнію на три з гаком порядки перевершує власний опір германію. Однак для спостереження власної електропровідності при кімнатній температурі вміст залишкових домішок у кремнії не повинно перевищувати. Використовувані методи очищення напівпровідників не дозволяють домогтися настільки високого ступеня чистоти.
3. Визначення часу життя носіїв заряду
До кремнію, виробленому для виготовлення напівпровідникових приладів, пред'являється ряд певних кількісних вимог. Однією з головних вимог є відповідність фізичного параметра - часу життя носіїв заряду певного інтервалу значень. Фактично вимір часу життя характеризує якість кремнію: чим вище чистота і структурну досконалість, тим, як правило, вище час життя носіїв заряду.
Відомий спосіб вимірювання часу життя носіїв заряду, застосовуваний для вимірювання розподілу (картування) часу життя носіїв заряду в пластинах кремнію, що використовує фізичне явище поглинання світла вільними носіями заряду в інфрачервоному діапазоні спектра. Метод включає в себе:
· приготування об'єкта вимірювань у вигляді пластини кремнію, а також ретельну підготовку поверхні пластини певними фізико-хімічними обробками, спрямованими на зниження внеску паразитного ефекту - поверхневої рекомбінації в визначуване значення об'ємної часу життя
· освітлення пластини імпульсним променем лазера з довжиною хвилі 1,06 мкм і тривалістю імпульсу менш вимірюваного часу життя носіїв з метою імпульсної інжекції надлишкових носіїв у вимірювану область пластини за рахунок генерації електронів і дірок
· освітлення тієї ж вимірюваної області безперервним променем лазера з довжиною хвилі 33,9 мкм з метою тестування кількості введених носіїв заряду по поглинанню на вільних носіях
· реєстрацію часової залежності інтенсивності випромінювання 3,39 мкм, що пройшов через пластину, з використанням фотоприймача з інерційністю меншою, ніж вимірюваний час життя
· обчислення часу життя носіїв по виміряної часової залежності сигналу фотоприймача.
Обчислення базуються на апроксимації спаду поглинання після закінчення імпульсу накачування з довжиною хвилі 1,06 мкм експонентою, аргументом якої служить узяте зі знаком мінус відношення поточного часу, який починається від закінчення імпульсу накачування, до шуканого часу життя носіїв заряду. Звідки, власне, і визначається час життя носіїв. У результаті з вимірювання нахилу виміряної кривої релаксації, де по осі Y відкладений логарифм сигналу, а по осі Х - час щодо кінця імпульсу інжекції, визначається ефективний час життя, яке є функція від двох величин: об'ємного часу життя і швидкості поверхневої рекомбінації.
Припускаючи, що вищеназваними фізико-хімічними обробками внесок у вимірюване ефективний час життя істотно ослаблений, виміряний ефективний час життя приймається за значення істинного, об'ємного часу життя.
Даний метод має такі недоліки:
· Метод не дозволяє неруйнівним чином виміряти розподіл часу життя по зливка, оскільки вимагає розрізання зливка кремнію на пластини. Він лише дозволяє майже неразрушающим спосіб визначити час життя на двох протилежних торцях злитка, з яких можуть бути відрізані пластини для вимірювання. Оскільки довжина злитків зазвичай становить від десятих часток метра до 1 метра і більше, а товщина вимірюваних шайб становить міліметри, то картина розподілу часу життя носіїв по зливка виходить вельми і вельми далеко не повною.
· Потрібно дуже ретельна підготовка поверхні, щоб зменшити неточність, пов'язану з ототожненням ефективного часу життя з істинним об'ємним часом життя носіїв. Це пов'язано з можливим істотним внеском рекомбінації надлишкових носіїв заряду на поверхні - поверхневої рекомбінацією в вимірюваний сигнал. Що спотворює вигляд релаксаційної кривої в порівнянні з випадком, коли рекомбінація надлишкових носіїв відбувалася б тільки в обсязі вимірюваної шайби, тобто коли явно переважала б об'ємна рекомбінація.
Пошук надійних методів підготовки поверхні з низькою швидкістю поверхневої рекомбінації досі продовжує бути предметом наукових досліджень. У міру прогресу в одержанні високоякісного кремнію підв...
