10.Лапатин Л.Г. Фотоэлектрические, рекомбинационные и пороговые характеристики охлаждаемых фоторезисторов из чистого германия с поверхностным изгибом зон/ Л.Г.Лапатин.- Дис. канд. физ.-мат. наук. - Томск, 1983. - 239 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Порядок работы с ИВК

А.1 Подготовка к проведению измерений удельного сопротивления.

А.1.1 Проведите соединение устройства «Ангара-2» с ПК и с контрольно-измерительными приборами.

Перед работой с устройством или после ремонта, необходимо провести калибровку устройства «Ангара-2».

Рекомендуется каждый раз перед началом работы проводить ТЕСТ - локальное измерение медной шайбы и прилагаемого эталонного полупроводникового образца для установления соответствия измеренных значений со значениями на калибровочной кривой (в случае совпадений в пределах 10% -устройство «Ангара-2» исправно и готово к работе.

А.2 Порядок работы устройства «Ангара-2» в аналоговом режиме.

При отсутствии ПК, или при сбоях программного обеспечения, а также при поломке модуля USB3000 удельное сопротивление полупроводникового образца можно всегда измерить в аналоговом режиме.

А.2.1 Проведите соединение устройства «Ангара-2» с контрольно - измерительными приборами .

А.2.2 Включите ЭБ с помощью тумблера 220 В.

А.2.3 Включите контрольно-измерительные приборы; осциллограф и цифровой вольтметр.

А.2.4 Включите тумблер СВЧ

А.2.5 Дайте прогреться контрольно- измерительным приборам и установке 30 минут

А.2.6 В центре измерительного стола закрепите медную шайбу

А.2.7 С помощью кнопок управления шаговым двигателем по координате Z опустите СВЧ-резонатор на медную шайбу

А.2.8 На лицевой панели БУИ переведите тумблер ЭВМ в положение АВТ

А.2.9 На этой же панели включите тумблер ВИБРАЦИЯ. При этом на экране осциллографа должны появиться две резонансные кривые, а цифровой вольтметр должен индицировать значение напряжения, соответствующее сигналу на меди при данной температуре

А.2.10 Выключите тумблер ВИБРАЦИЯ

А.2.11 Поднимите с помощью кнопок Z+ и Z- СВЧ - резонатор над столом.

А.2.12 Вместо медной шайбы закрепите на измерительном столе исследуемый полупроводниковый образец

А.2.13 С помощью кнопок Z+ и Z- опустите СВЧ - резонатор на исследуемый образец

А.2.14 Включите тумблер ВИБРАЦИЯ. При этом на экране осциллографа должны появиться две резонансные кривые, а цифровой вольтметр должен индицировать значение напряжения, соответствующее сигналу исследуемого полупроводникового образца при данной температуре. Чтобы определить величину удельного сопротивления этого образца необходимо знать зависимость прошедшей через резонатор СВЧ мощности от значений удельного сопротивления во всей области от 10-2 до 10+5 Ом · см. Для этого проводится калибровка установки.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Калибровка устройства «Ангара-2»

Для кремния эталонные образцы перекрывают почти весь диапазон, есть от 100 до 1.104 Ом · см. Для более высокоомных образцов как кремния так и германия, более 103 Ом · см, калибровочная кривая рассчитывается по известному соотношению:

(1)

где Uo(T) - сигнал при температуре Т с резонатора, когда под измерительным отверстием размещена медная шайба. В данном случае это область комнатных температур.

Из этого выражения находится коэффициент б

б (2)

где сi = 10+3 - 10+4 последние высокоомные значения эталонных образцов

Используя полученный коэффициент б, рассчитываем калибровочную кривую от 103 до 105 Ом · см при комнатной температуре по формуле 6.

Таким образом, мы построили калибровочную зависимость для всей области значений удельных сопротивлений. Стоит отметить, что построенными таким способом калибровочными кривыми для кремния и германия при комнатной температуре можно воспользоваться при измерении других полупроводниковых материалов соответственно.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Методика измерения на приборе Байкал-SemiCon-1 времени жизни неравновесных носителей заряда (ННЗ) в пластинах и слитках поли- и моно- кремния.

Метод. По спаду импульсной фотопроводимости на СВЧ.

Стандарт. ГОСТ

Датчик- резонатор квазистатического типа с внешним кольцевым измерительным отверстием, включенный на проход. Область частот от 1.1 до 1.7 ГГц.

Физика. Измеренные значения неравновесных носителей заряда, могут быть как объемными так и эффективными.

Пластины. Когда толщина l пластины больше диффузионной длины l= (1-3) Lg (но не толше) при освещении сверху измеряются объемные значения времени жизни ф. Если l< Lg измеряется эффективное время жизни носителей заряда. При отсутствии пластины - спутника можно измерить на слитках.

Слитки. Данный прибор позволяет измерить время жизни ННЗ по краям торца слитка.

При l> (1-3) Lg - объемные значения

При l< Lg- эффективные значения времени ННЗ.

Измерение времени жизни ННЗ в платинах кремния.

В.1 Толщина пластины l= (1-3) Lg - 1 условие или l< Lg , где Lg - диффузионная длина НЗ

В.2 Тест- пластина кремния с известным значением времени жизни ННЗ и уровнем сигнала при одном режиме измерения.

Этим тестом проверяется- канал излучения и канал регистрации.

В.3 Требование к обработке поверхности:

Поверхность образца должна быть плоской, чистой, сухой (не влажной). Перед измерениями непосредственно нельзя протирать спиртом или водой и другими растворителями. Просушить под лампой!

В.4 Положить образец на измерительное отверстие СВЧ резонатора.

В.5 Закрыть крышкой с излучателями.

В.6 Опустить темновой экран.

В.7 Нажать на кнопку на экране монитора « поиск резонанса» (см. РЭ)

В.8 Посмотреть значения удельного сопротивления пластины и соответственно задать параметры излучения светодиодов.

В.8.1 Uсв = 5В, (7;9;11;13;15;17;19)В

ф св = (10 50 100 200 400 700 1000) мкс.

Рекомендуется начать со значений :

U = 7B, ф = 100мкс.

В.9 Нажать кнопку на мониторе и измерить время жизни ННЗ.

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Работа с прибором

Д.1 Нажать кнопку «Автокалибровка». Дождаться, когда погаснет голубой индикатор в панели статуса.

Д.2 В поле ввода «Допуск» ввести прогнозируемую погрешность измерения напряжения детектора (в процентах) - 1%.

Д.3 Положить образец на измерительное отверстие СВЧ резонатора.

Д.4 В поле ввода «Образец» ввести обозначение образца (порядковый номер). В поле ввода «Материал образца» выбрать соответствующий материал.

Д.5 Для измерения удельного сопротивления нажать кнопку «Поиск резонанса». Дождаться, когда погаснет голубой индикатор в панели статуса. По завершению поиска резонанса, в измеренных данных будет выведено измеренное значение удельного сопротивления образца. Ветка калибровочной кривой в этом случае определяется исходя из частоты резонанса.

Д.6 Для измерения времени жизни ННЗ нажать кнопку «Измерить время». При этом все элементы управления будут затенены (отключены). Подождать около 1.5 секунд, пока прибор проведет три цикла измерения, и компоненты станут доступны. По завершению измерения, в графопостроителе формы кривой измерения времени жизни будет выведена форма последнего импульса, а в измеренных данных выведена информация о средней амплитуде трех импульсов, среднему времени жизни, и скорректирована информация об удельной проводимости. Ветка калибровочной кривой будет определена исходя из полярности последнего импульса.

Д.7 Для определения типа проводимости разместить образец над емкостным датчиком и нажать кнопку «Тип проводимости». После этого будет произведен один цикл измерения типа проводимости, форма импульса будет выведена на соответствующем графопостроителе, а в измеренных данных будет отображена измеренная проводимость.

Д.8 При необходимости сохранения измеренных данных, нажать на иконку «Сохранить», и выбрать имя файла для сохранения.

Повторить п. Д.1- Д.8 для всех измеряемых образцов.

Просмотр, визуализация и обработка сохраненных данных:

Запустить программу «Microsoft Excel», либо другой табличный редактор.

В выпадающем списке «Тип файла» выбрать вариант «Все файлы».

Открыть сохраненный в п. Д.8 файл.

Если программа выдаст диалоговое окно с выбором формата файла, выбрать вариант «Разделитель - точка с запятой (;)».

Полученные данные можно визуализировать и обработать, используя стандартные методы программы «Excel».

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

Описание интерфейса программы верхнего уровня

Общий вид интерфейса программы представлен на рисунке.

Е.1 Строка меню:

Содержит пункты «Настройки» и «Помощь».

В пункте «Настройки» содержится меню «Настройки соединения», в котором можно выбрать COM-порт, через который программа будет связываться с прибором.

«Установка связи с ИВК» - устанавливает сеанс связи с ИВК по порту, указанному в п.1, после чего можно начинать работу с прибором.

«Выключение связи с ИВК» -завершает сеанс связи с ИВК.

«Статус ИВК» -отображает текущее состояние ИВК.

Индикаторы линейки могут находиться:

1 - в выключенном состоянии (имеют темный цвет),

2- либо во включенном (яркий).

Для расшифровки индикатора необходимо навести курсор мыши на зажженный прямоугольник. Отображаются следующие статусы ИВК:

-«Ошибка EEPROM» (аппаратная ошибка, при возникновении которой введенные данные не будут сохраняться после выключения ИВК);

- «Предупреждение EEPROM» - сигнализирует о приближающейся неисправности «Ошибка EEPROM»;

- «Ошибка цифрового термодатчика» - сигнализирует либо об отсутствии цифрового термодатчика, либо об его неисправности;

- «Режим сканирования» - ИВК находится в режиме поиска резонансной частоты;

- «Недостаточное напряжение сети» - напряжение питающей сети недостаточно для корректной работы прибора;

Е.2 «Автокалибровка» - прибор проводит автокалибровку канала детектора.

Е.3 Графопостроитель «Форма резонансной кривой» - отображает форму резонансной кривой после поиска резонанса.

Графопостроитель позволяет настраивать вид графика следующим образом:

- Отобразить все снятые данные на экране. Для этого необходимо нажать правую кнопку в поле графопостроителя.

- Увеличить выбранную область графика. Для этого необходимо левой кнопкой мыши выделить прямоугольную область, которую следует увеличить. Выделение необходимо начинать с левого верхнего угла области. В процессе выделения рамкой будет выделена область, которая будет увеличена после отпускания левой кнопки мыши.

- Увеличить масштаб отображения. Для этого необходимо нажать левую кнопку мыши, и передвинуть указатель влево (для изменения масштаба по горизонтали) либо вверх (для изменения масштаба по вертикали). При этом двумя рамками будет условно показана область, в которой будет отображаться текущий масштаб после изменения.

- Передвинуть график без изменения масштаба. Для этого необходимо переместить мышь с зажатой средней кнопкой.

В нижней части графопостроителя находится кнопка «М», которая переводит графопостроитель в режим маркеров. В этом режиме по левой и правой кнопках мыши на снятых данных графопостроителя появляются маркеры, в которых показывается время от начала импульса, и текущее значение напряжения на детекторе.

Е.4 Поле «Управление ИВК». Описание интерфейса и элементов управления приведено ниже в п.2.3.4.

Е.5 Поле «U генератора». Отображает текущее напряжение генератора, а также позволяет задать его вручную (поле ввода снизу от индикатора напряжения).

Е.6 Поле «Детектор». Отображает текущее напряжение на детекторе (первый канал измерения).

Е.7 Поле «U светодиода». Отображает и позволяет задать напряжение, подаваемое на светодиоды. Напряжение на обоих каналах одинаковое.

Е.8 Поле «Низ Ген.». Позволяет установить нижнюю границу диапазона напряжения, в котором будет производиться поиск резонанса.

9 Поле «Верх Ген.». Позволяет задать верхнюю границу диапазона напряжения поиска резонанса.

Е.10 Поле «Длительность». Позволяет задавать длительность импульса светодиодов (на обоих каналах).

Е.11 Графопостроитель «Форма кривой времени жизни». Отображает форму соответствующего импульса.

Е.12 Набор индикаторов «Тип проводимости» и «Ветка кривой». Затемненный цвет соответствует отключенному состоянию индикатора, подсвеченный (яркий) цвет соответствует включенному состоянию индикатора.

Е.13 Индикаторы «n-проводимость» и «p-проводимость» показывают полярность импульса типа проводимости.

Е.14 Индикаторы «Левая ветка» и «Правая ветка» показывают полярность импульса измерения времени жизни.

Е.15 Поле «Счетчик импульсов». Отображает количество импульсов, поданных на светодиоды, после включения прибора.

Е.16 Поля «Температура (цифр)» и «Температура (аналог)». Отображают температуры, измеренные на соответствующих датчиках температуры.

Е.17 Поле «Амплитуда». Отображает амплитуду последнего импульса (вне зависимости от того, с какого канала светодиодов он подавался, и на каком канале измерителя он считывался).

Е.18 Поле «Время жизни». Отображает время спада импульса в «e» раз. Если отображает значение «0.0», значит, измерить время жизни не удалось. Как правило, это происходит из-за того, что импульс не успел уменьшиться в «e» раз за период оцифровки сигнала.

Е.19 Графопостроитель «Форма кривой типа проводимости». Отображает форму соответствующей кривой.

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

Потери, вносимые образцом, регистрируются как изменение прошедшей мощности через СВЧ резонатор, она равна:

(3)

, где Рпр - мощность СВЧ резонатора, - внешние добротности резонатора, - нагруженная добротность пустого резонатора, - величина обратная тангенсу угла потерь измеряемого полупроводника, k - коэффициент включения образца в резонатор.

В случае высокоомных образцов германия, когда выполняются условия

, (4)

где угловая частота СВЧ,

Поле в Ge не экранируется свободными носителями и исследуемый образец можно рассматривать как диэлектрик с потерями, следовательно:

, (5)

где мощность прошедшая через резонатор в отсутствие образца.

(6)

Мощности измеряются на одной резонансной частоте, а - при одном значении коэффициента включения k.

Т.о. определив значение коэффициента и измеряя резонансной частоте, можно вычислить удельное сопротивление по формуле:

(7)

Размещено на Allbest.ru