омент прохождения первого (инжектирующего) импульса в образец вводят н.н.3., увеличивающие проводимость образца. По окончании действия инжектирующего импульса число н.н.з. уменьшается вследствие рекомбинации, поэтому сопротивление контакта начинает возвращаться к исходной величине, повышаясь с увеличением времени. Напряжение на образце в момент начала второго (измерительного) импульса определяется концентрацией н.н.з., сохранившихся в образце. В этих условиях падение напряжения на образце в начале измерительного импульса U2 есть функция интервала г между импульсами. Разность амплитуд первого и второго импульсов изменяется при изменении t по закону: Ux-U2 = const-'^т.

Фиксируя величину l/t и изменяя г, по наклону прямых {V1 - иг) = * lit) можно определить т.

Широкое применение для измерения времени жизни н.н.э. в монокристаллах с УЭС > 100 Ом ? см в интервале тн.вл 60-3200 мкс с погрешностью ±20 % нашел фазовый метод, используемый в установке НЕ-109 (ГДР). Метод заключается в том, что проводимость исследуемого образца модулируется возбуждением н.н.з. с помощью синусоидального модулирования на низкой частоте света.

Под действием света в образце возникает синусоидальное напряжение фотоответа, фаза которого <Р, отстает на угол <р2 от фазы возбуждающего луча: <Р = ip4 - <Р2. Из разницы обоих положений фаз можно опредеm

лить время жизни н.н.з. в образце: tg <р = и т, где и - частота модуляции света.

Еще одним методом, который получил достаточно широкое распространение для измерения тн.н.зв монокристаллическом кремнии, является метод спада фотопроводимости. Образец помещают в высокочастотное поле, создаваемое в ограниченном пространстве специальным резонатором. В области локализации радиочастотного поля проводится возбуждение н.н.з. путем освещения монокристалла импульсами света. Инжектированные светом н.н.з. релаксируют к своему равновесному значению. Время их жизни определяется как время, в течение которого сигнал фотопроводимости падает от некоторого начального значения в е раз. Генерацию избыточных н.н.з. можно проводить с помощью различных источников. При использовании ксеноновой лампы-вспышки нижний предел измерения т составляет ~ 20 мкс. Для измерения времени жизни < 20 мкс требуются источники света с более крутым спадом заднего фронта импульса. В этих случаях успешно используются светодиоды на основе GaAs, максимальная длина волны излучения которых близка к 1 мкм, а достижимое время спада импульса составляет - 100 не (рис. 51).

Еще более эффективным источником света может служить лазер на основе иттрийалюминиевого граната, обеспечивающий монохроматическое излучение с длиной волны 1,06 мкм [58]. Такой лазер обеспечивает возможность анализа большого объема кремниевого образца, поскольку излучение с такой длиной волны проникает на глубину 0,85 мкм, в то время как для арсенидгаллиевых светодиодов глубина проникноТаблнца 2. Определение диффузионной длины L

L, мм

в зависимости от временя жизни неосновных носителей заряда тн н.з и кремнии

'н.н.3. мкс

1155 1374 1595 1831 3253 5089 7317 -9950

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

112

I, мм

3,3 8,3 1,1 345

!3,3 33,3 1,2 411

зо.з 75,0 1,3 483

53,3 . 133,3 1,4 560

83,3 208,3 1,5 643

'103,0 293,0 2,0 1143

140,0 407,0 2,5 1787

183,0 521,0 3,0 2575

254,0 658,0 3,5 3500

268,0 813,0

вения в кремний составляет всего ~ 40 мкм, а от ксеноновой лампы-вспышки еще меньше. Другим достоинством лазерного источника является более высокая интенсивность излучения.

В последнее время созданы и внедрены измерительные установки, у которых настройка, получение и анализ полученной информации осуществляются электронными устройствами в автоматическом режиме, что снижает субъективные ошибки, вносимые оператором, увеличивает достоверность измерения thhj.

Для измерения 1Ш > 10 мкс в монокристаллах кремния диам. 30-150 мм и с УЭС > 2 Ом • см по спаду фотопроводимости используют также установку фирмы "Сименс".

В некоторых случаях для оценки качества монокристалла необходимо определять диффузионную длину неосновных носителей. Имеются различные методы измерения этого параметра, однако на практике пользуются простым переводом измеренного тн-в-, в диффузионную длину L: L = )//JT , где D - коэффициент диффузии.

Расчетные значения диффузионной длины н.н.з. приведены в табл. 2.

Кристаллографическое направление, по которому выращивается монокристалл (ориентация)

Кристаллографическое направление, по которому выращивают монокристаллы кремния, зависит от типа его кристаллической решетки, свойств кристаллографических плоскостей и особенностей тех полупроводниковых приборов, которые будут изготовлены на основе этого кремния.

Сочетание этих требований привело к тому, что монокристаллы кремния выращивают преимущественно по направлениям [100] и [111]. Однако иногда используют также монокристаллы с направлением продольной оси [013] и [110].

Важным показателем является отклонение плоскости торцевого среза от заданной ориентации. Предусмотренная с