Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Porównanie skuteczności algorytmów regresji nieliniowej w procesie identyfikacji centrów defektowych półizolujących materiałów półprzewodnikowych

Kaczmarek Witold, Suproniuk Marek, Piwowarski Karol, Perka Bogdan, Paziewski Piotr

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 10

110--113

PL

W artykule zostały przedstawione testy algorytmów regresji nieliniowej w zastosowaniu do identyfikacji parametrów centrów defektowych, z zasymulowanych relaksacyjnych przebiegów fotoprądu. Wyniki otrzymane w trakcie eksperymentu są podstawą do wykorzystania algorytmów regresji nieliniowej w procesie identyfikacji centrów defektowych.

EN

The article presents tests of nonlinear regression algorithms used to identify the parameters of defect centers from simulated photocurrent relaxation signal. The results of the experiment are the basis for the use of non-linear regression algorithms in the process of identifying defect centers.

2

Wpływ parametrów procedury numerycznej CONTIN na kształt prążków widmowych otrzymywanych w wyniku analizy temperaturowych zmian relaksacyjnych przebiegów fotoprądu

Żelazko J., Kamiński P., Kozłowski R.

Materiały Elektroniczne

|

2015

|

T. 43, nr 4

18--30

PL

Opisano procedurę numeryczną CONTIN zastosowaną do wyznaczania temperaturowych zależności szybkości emisji nośników ładunku z centrów defektowych w półprzewodnikach o wysokiej rezystywności. Zależności te są wizualizowane poprzez prążki widmowe powstające w wyniku przekształcenia relaksacyjnych przebiegów fotoprądu. Określono wpływ parametrów sterujących procesem obliczeniowym na kształt i intensywność prążków widmowych.

EN

The CONTIN numerical procedure applied to determine the temperature dependence of the charge carriers emission rate from defect centers in high resistivity semiconductors is presented. This relationship is visualized as spectral fringes formed through the transformation of the photocurrent relaxation waveforms. The influence of the parameters controlling the numerical procedure on the shape and intensity of the spectral fringes is determined.

3

Głębokie centra defektowe w krzemie o bardzo wysokiej rezystywności

Kamiński P., Kozłowski R., Krupka J., Kozubal M., Wodzyński M., Żelazko J.

Materiały Elektroniczne

|

2014

|

T. 42, nr 4

16--24

PL

W artykule przedstawiono unikatowe wyniki badań rozkładu rezystywności oraz rozkładu właściwości i koncentracji centrów defektowych na płytce krzemowej o promieniu R = 75 mm, pochodzącej z monokryształu o bardzo wysokiej czystości otrzymanego metodą FZ. Do określenia właściwości i koncentracji centrów defektowych zastosowano metodę niestacjonarnej spektroskopii fotoprądowej o wysokiej rozdzielczości (HRPITS). Do wyznaczania stałych czasowych składowych wykładniczych relaksacyjnych przebiegów fotoprądu, zmierzonych w zakresie temperatur 250 – 320 K wykorzystano procedurę numeryczną opartą na odwrotnym przekształceniu Laplace’a. W obszarze środkowym płytki o rezystywności ~ 6,0×104 Ωcm, wykryto trzy rodzaje pułapek charakteryzujących się energią aktywacji 420 meV, 460 meV i 480 meV. W obszarze brzegowym płytki, którego rezystywność wynosiła ~ 3,0×104 Ωcm, oprócz pułapek występujących w obszarze środkowym wykryto pułapki o energii aktywacji 545 meV, których koncentracja wynosiła ~ 4,0×109 cm-3. Pułapki o energii aktywacji 420 meV i 545 meV przypisano odpowiednio lukom podwójnym (V2 -/0) i agregatom złożonym z pięciu luk (V5 -/0). Pułapki o energii aktywacji 460 meV są prawdopodobnie związane z lukami potrójnymi (V3 -/0) lub atomami Ni, zaś pułapki o energii aktywacji 480 meV mogą być przypisane zarówno agregatom złożonym z czterech luk (V4 -/0), jak i atomom Fe w położeniach międzywęzłowych.

EN

The paper presents the unique results of the resistivity distribution and the distribution of the properties and concentrations of defect centers on a silicon wafer with a radius of R = 75 mm originating from a high-purity FZ single crystal. The electronic properties and concentrations of the defect centers have been studied by high resolution photoinduced transient spectroscopy (HRPITS). To determine the time constants of the exponential components in the photocurrent relaxation waveforms measured in the temperature range of 250 - 320 K we have used an advanced numerical procedure based on the inverse Laplace transformation. In the wafer central region, with the resistivity of ~ 6,0×104 Ωcm, three traps with the activation energies of 420 meV, 460 meV and 480 meV have been found. In the near edge-region of the wafer, with the resistivity of ~ 3.0 × 104 Ωcm, apart from the traps present in the central region, a trap with the activation energy of 545 meV has been detected and the concentration of this trap is ~ 4,0×109 cm-3. The traps with the activation energies of 420 meV and 545 meV are assigned to a divacancy (V2 -/0) and a pentavacancy (V5 -/0), respectively. The trap with the activation energy of 460 meV is likely to be associated with a trivacancy (V3 -/0) or a Ni atom, and the trap with the activation energy of 480 meV can be tentatively assigned to a tetravacancy or an interstitial Fe atom.

4

Wyznaczanie koncentracji centrów defektowych w półprzewodnikach wysokorezystywnych na podstawie prążków widmowych Laplace'a otrzymywanych w wyniku analizy relaksacyjnych przebiegów fotoprądu

Kozłowski R., Kamiński P., Żelazko J.

Materiały Elektroniczne

|

2012

|

T. 40, nr 1

19-33

PL

Przedstawiono procedurę wyznaczania koncentracji centrów defektowych w półprzewodnikach wysokorezystywnych na podstawie prążków widmowych Laplace'a otrzymywanych w wyniku analizy relaksacyjnych przebiegów fotoprądu. Stwierdzono, że intensywność prążka Laplace'a jest proporcjonalna do amplitudy składowej wykładniczej przebiegu relaksacyjnego związanej z termiczną emisją nośników ładunku z centrów defektowych o określonych właściwościach. Nową procedurę wykorzystano do określenia koncentracji wybranych radiacyjnych centrów defektowych w krzemowej warstwie epitaksjalnej napromieniowanej dawką protonów równą 1,7 x 1016 cm-2, a także w objętościowym monokrysztale krzemu, otrzymanym metodą Czochralskiego w polu magnetycznym (MCz Si), napromieniowanym różnymi dawkami wysokoenergetycznych neutronów. Stwierdzono, że koncentracja radiacyjnych pułapek TX1 (69 meV), identyfikowanych z kompleksami CiCs w krzemowej warstwie epitaksjalnej wynosi 2,5 x 1015 cm-3. Koncentracja pułapek TA6 (410 meV) identyfikowanych z lukami podwójnymi V2 (-/O) w MCz Si napromieniowanym dawkami neutronów 3 x 1015 cm-2 i 1 x 1016 cm-2 wynosi odpowiednio 4,0 x 1014 cm-2 i 5,5 x 1014 cm-3.

EN

A new procedure for determining the defect center concentration from the Laplace spectral fringes, obtained as a result of analysis of the photocurrent waveforms, has been developed. It was found that the intensity of a Laplace spectral fringe is proportional to the amplitude of the exponential component of the relaxation waveform related to the thermal emission of charge carriers from a defect center with the given properties. The procedure is exemplified by the determination of the concentrations of selected radiation defect centers in an epitaxial layer of Si irradiated with a proton fluence of 1,7 x 1016 cm-2, as well as in samples of MCz Si irradiated with high energy neutrons. It was found that in the epitaxial layer, the concentration of the TX1 (69 meV) trap attributed to the CiCs complex is 2.5 x 1015 cm-3. In the latter material, the concentrations of the TA6 (410 meV) trap, identified with divacancies V2 (-/O), were found to be 4 x 1014 and 5.5 x 1014 cm-3 for the fluences of 3 x 1015 and 1 x 1016 cm-2, respectively.

5

Problemy metrologiczne związane z wyznaczaniem koncentracji centrów defektowych w półprzewodnikach wysokorezystywnych o szerokiej przerwie energetycznej

Miczuga M., Kamiński P., Kozłowski P., Kopczyński K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 11

1368-1371

PL

Możliwość wyznaczania koncentracji centrów defektowych na podstawie widm otrzymywanych metodą niestacjonarnej spektroskopii fotoprądowej o wysokiej rozdzielczości (HRPITS) jest bardzo ważna dla oceny jakości półprzewodników wysokorezystywnych o szerokiej przerwie energetycznej. Dotychczas nie określono jednak procedury pomiarowej, która pozwalałaby na uzyskanie jednoznacznych wartości koncentracji pułapek nośników ładunku w tych materiałach. W artykule omówiono problemy metrologiczne, których rozwiązanie jest niezbędne dla opracowania takiej procedury. Pokazano, że w celu określenia koncentracji pułapek oprócz pomiaru widm HRPITS należy wykonać pomiar iloczynu ruchliwości i czasu życia (ž×?) nośników ładunku w funkcji temperatury oraz określić temperaturową zależność współczynnika absorpcji materiału dla energii fotonów zastosowanej do generowania nadmiarowych nośników ładunku. Działanie zaproponowanej procedury zademonstrowano poprzez wyznaczenie koncentracji głębokich centrów defektowych w półizolującym monokrysztale GaP. Dalsze prace będą koncentrowały się na określeniu niepewności otrzymywanych wyników i udoskonaleniu modelu fizycznego.

EN

Determination of defect center concentration from the high-resolution photoinduced transient spectroscopy (HRPITS) measurements is of great importance in terms of quality assessment of high-resistivity wide bandgap semiconductors. So far, however, a procedure allowing determining unambiguously the concentrations of charge carriers traps in these materials has not been found. In this paper, we address the metrological issues that should be taken into account for working out such a procedure. It is shown that establishing the trap concentrations requires not only the HRPITS spectra measurements but also the measurements of the charge carrier mobility and lifetime product (ž×?) as a function of temperature and the knowledge on the temperature dependence of the material absorption coefficient for the photon energy used to generate the excess charge carriers. The proposed procedure has been applied to finding the concen-trations of deep defect centers in a crystal of semi-insulating GaP. Further works will concentrate on calculating the result uncertainty and refining the physical model.

6

Centra defektowe w wysokorezystywnych warstwach epitaksjalnych GaN

Kamiński P., Kozłowski R., Kozubal M., Żelazko J., Miczuga M.

Materiały Elektroniczne

|

2011

|

T. 39, nr 1

18-35

PL

Metodę wysokorozdzielczej, niestacjonarnej spektroskopii fotoprądowej (HRPITS) zastosowano do badania centrów defektowych w warstwach epitaksjalnych GaN otrzymanych metodą MOCYD. Metodę tę wykorzystano do badania centrów kompensujących w warstwach GaN:Mg typu p poddanych obróbce termicznej w 780°C, a także w niedomieszkowanych, wysokorezystywnych warstwach GaN osadzonych na podłożach Al2O3 i 6H-SiC: V. Dominującym mechanizmem aktywacji atomów magnezu podczas obróbki termicznej warstw GaN:Mg jest rozpad neutralnych kompleksów Mg-H. Domieszkowaniu magnezem towarzyszy proces samokompensacji polegający na tworzeniu się kompleksów Mg-VN, które są głębokimi donorami (Ec-0,59 eV) kompensującymi płytkie akceptory MgGa- (Ev+0,17 eV). Określono centra defektowe biorące udział w kompensacji ładunkowej niedomieszkowanej, wysokorezystywnej warstwy GaN, stanowiącej warstwę buforową dla tranzystora HEMT, osadzonej na podłożu Al2O3 z warstwą zarodkową AlN. Otrzymane wyniki wskazują, że w mechanizmie kompensacji biorą udział nie tylko defekty rodzime, ale również atomy zanieczyszczeń Si, C, O i H. Stwierdzono, że struktura defektowa niedomieszkowanej warstwy GaN osadzonej na podłożu SI 6H-SiC:V z warstwą zarodkową GaN jest złożona, podobnie jak warstwy osadzonej na podłożu Al2O3 z warstwą zarodkową AlN.

EN

High-resolution photoinduced transient spectroscopy (HRPITS) was employed to study defect centres in epitaxial GaN grown by MOCVD technique. This method was applied to investigate compensation centres in p-type GaN:Mg epitaxial layers, as well as in the undoped high-resistivity GaN layers grown on both Al2O3 and 6H-SiC:V substrates. It was found that the main mechanism leading to the electrical activation of Mg atoms in epitaxial layers of GaN:Mg is the decomposition of neutral Mg-H complexes. Doping with magnesium involves a self-compensation process consisting in the formation of Mg-VN complexes, which are deep donors (Ec-0.59 eV) compensating shallow acceptors MgGa (E+0.17 eV). Defect centres responsible for charge compensation in a high-resistivity GaN HEMT buffer layer, grown on a sapphire substrate with an AlN nucleation layer, were detected. The obtained results indicate that the compensation is either due to native defects or due to contamination with Si, C, O and H atoms. The defect structure of an undoped, high-resistivity GaN layer, with a GaN nucleation layer grown on a SI 6H-SiC:V substrate, proved to be significantly complex, just as in the case of the layer grown on an the Al2O3 substrate with an AlN nucleation layer.

7

Wpływ strumienia fotonów na obrazy prążków widmowych HRPITS dla radiacyjnych centrów defektowych w monokryształach krzemu

Kozłowski R., Kamiński P., Żelazko J.

Materiały Elektroniczne

|

2010

|

T. 38, nr 2

19-30

PL

Określono wpływ strumienia fotonów w zakresie od 9,0 x 10[sup]15 cm-²s-1 do 6,1 x 10[sup]18 cm-²s-1 na kształt i rozdzielczość prążków widmowych Laplace'a oraz prążków widmowych otrzymanych za pomocą procedury korelacyjnej dla radiacyjnych centrów defektowych w próbkach Si-MCz napromieniowanych dawkami neutronów 3 x 10[sup]15 cm-² i 3 x 10[sup]16 cm-². Stwierdzono, że największą rozdzielczość zarówno prążków widmowych Laplace'a, jak i prążków korelacyjnych uzyskiwana jest dla małego strumienia fotonów w zakresie od 9,0 x 10[sup]15 cm-²s-1 do 1,6 x 10[sup]16 cm-²s-1. Dla małych strumieni fotonów najszerszy jest również zakres szybkości emisji, w którym obserwowane są prążki widmowe. Stwierdzono, że strumień fotonów wpływa na rozkład koncentracji nośników ładunku w próbce. Pełną zmianę obsadzenia centrów defektowych w obu próbkach zapewniają rozkłady koncentracji nośników ładunku dla strumienia fotonów równego - 6 x 10[sup]18 cm-²s-1. Na podstawie widm Laplace'a uzyskanych w wyniku analizy relaksacyjnych przebiegów fotoprądu zmierzonych dla strumienia fotonów równego 6,1 x 10[sup]18 cm-²s-1, określono dla napromieniowanych próbek parametry centrów defektowych, zaś na podstawie widm korelacyjnych określono względne wartości koncentracji centrów w tych próbkach.

EN

An effect of photon flux in the range of 9 x 10[sup]15 cm-²s-1 to 6.1 x 10[sup]18cm-²s-1 on the shape and resolution of the Laplace spectral fringes, as well as the fringes obtained by the correlation procedure for radiation defect centres in Si-MCz samples irradiated with neutron fluences 3 x 10[sup]15 cm-² and 3 x 10[sup]16 cm-² has been determined. The best resolution for both the Laplace and correlation spectral fringes was obtain for the photon flux ranging from 9 x 10[sup]15 cm-²-1 to 1.6 x 10[sup]16cm-²s-1. For the low photon flux, there was also the widest range of the emission rate in witch the fringes were observed. The full change in the occupancy of defect centres in the both samples results from the distributions of the charge carriers produced by the photon flux equal to 6 x 10[sup]18 cm-²s-1. From the Laplace spectral fringes obtained from the analysis of the photocurrent relaxation waveforms, recorded for the flux equal to 6 x 10[sup]18 cm-²s-1, the parameters of the defect centre were determined. The relative concentrations of radiation defect centres in the samples irradiated with the both neutron fluences were determined from the correlation spectra.

8

Zintegrowany system pomiarowy jako narzędzie identyfikacji głębokich centrów defektowych półprzewodników

Ćwirko J., Ćwirko R.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2004

|

Vol. 53, nr 5

83-94

EN

In this paper measurement system for electric and photoelectric characterization of semiconductor materials and heterostructures is presented. The unique feature of the presented system is comprehensive approach to characterization of material's electrical properties. System utilizes the powerful techniques such as: High Resolution Photo-Induced Spectroscopy HRPITS, Modulated Photocurrent Technique MPC and Low Frequency Noise LFNS. The samples are measured in temperature range from 10 K to 450 K in temperature-controlled nitrogen cryostat, helium cryostat or high-temperature module, respectively. The measured signals are amplified in low noise current or voltage amplifiers and processed in specialized devices. The sample can be illuminated by calibrated LED or laser diode, if necessary.

PL

W artykule przedstawiono zintegrowany system pomiarowy, umożliwiający diagnostykę materiałów i przyrządów półprzewodnikowych przez analizę struktury głębokich centrów defektowych. System pomiarowy pozwala na wykonywanie badań w zakresie temperatury 10 K - 500 K. Rozbudowany moduł wymuszeń optycznych umożliwia pobudzanie światłem badanej próbki punktowo lub przez skaning jej powierzchni. Najważniejszą zaletą prezentowanego systemu pomiarowego jest możliwość prowadzenia badań trzema metodami (HRPITS, MPC, LFNSW) identyfikacji głębokich centrów defektowych. Poszczególne metody pomiarowe wykorzystują różne algorytmy pomiarowe ale korzystają ze wspólnego modułu stabilizacji temperatury, toru wzmocnień małosygnałowych i wymuszeń optycznych, co pozwala na minimalizację błędów pomiarowych.