Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nowe stanowisko pomiarowe do charakteryzacji centrów defektowych metodą niestacjonarnej spektroskopii pojemnościowej

Kozubal M., Pawłowski M., Pawłowski M., Brzozowski M.

Materiały Elektroniczne

|

2013

|

T. 41, nr 3

9--18

PL

W oparciu o miernik pojemności zestawiono nowy układ do pomiarów metodą niestacjonarnej spektroskopii pojemnościowej (DLTS). Rejestracja relaksacyjnych przebiegów pojemności pozwoliła na zastosowanie zaawansowanych procedur numerycznych, które umożliwiają uzyskanie dwuwymiarowych powierzchni widmowych. Na podstawie tych powierzchni możliwe jest następnie określenie temperaturowych zależności szybkości emisji nośników ładunku związanych z głębokimi poziomami defektowymi. Zależności te umożliwiają określenie podstawowych parametrów elektrycznych wykrytych centrów defektowych w materiałach półprzewodnikowych z większa precyzją i rozdzielczością niż dotychczas za pomocą spektrometru DLS-81. Artykuł opisuje projekt, budowę oraz proces uruchomienia nowego stanowiska pomiarowego do charakteryzacji centrów defektowych metodą niestacjonarnej spektroskopii pojemnościowej wraz z przykładowymi wynikami pomiarów oraz analizy numerycznej opartej na algorytmie korelacyjnym oraz algorytmie odwrotnej transformaty Laplace'a na przykładzie głębokich centrów defektowych wykrytych w warstwie epitaksjalnej 4H-SiC.

EN

A new capacitance transient spectroscopy measurement system has been set up based on a capacitance meter. The acquisition of capacitance transients has allowed the application of advanced numerical methods which make obtaining two-dimensional spectral surfaces possible. These surfaces enable the determination of the temperature dependences of the emission rates of charge carriers related to deep defect levels. As a result, the electrical parameters of detected traps are likely to be specified with higher precision and resolution than when using the DLS-81 spectrometer. The present paper describes the design, construction and start up of the new measurement system for the characterization of defect centers by means of the deep level transient spectroscopy method with exemplary test results and a numerical analysis based on the correlation algorithm and the inverse Laplace transform algorithm for deep defect centers detected in the 4H-SiC epitaxial layer.

2

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.

3

Wpływ koncentracji donorów na właściwości i koncentrację centrów defektowych w warstwach epitaksjalnych 4H-SiC

Kozubal M.

Materiały Elektroniczne

|

2010

|

T. 38, nr 2

3-9

PL

Przeprowadzono pomiary metodą DLTS czterech próbek zawierających warstwy epitaksjalne 4H-SiC, różniących się koncentracją atomów azotu oraz efektywną koncentracją donorów. Dwie spośród próbek wybranych do badań wpływu koncentracji donorów na właściwości i koncentrację centrów defektowych zawierały warstwy osadzone w ITME, natomiast pozostałe dwie zostały wytworzone w instytucie Naval Research Laboratory (NRL). Na podstawie uzyskanych widm DLTS dla każdej z próbek określono parametry wykrytych pułapek oraz ich koncentrację. Zaproponowano identyfikację wszystkich wykrytych pułapek oraz możliwe modele powstawania typowych dla SiC pułapek Z1/2. Przeprowadzono analizę wpływu atomów azotu na efektywną koncentrację donorów oraz na koncentrację centrów defektowych. Podjęto próbę wyjaśnienia różnicy w stopniu kompensacji dla próbek wytworzonych w ITME i NRL i jej związku z koncentracją centrów defektowych.

EN

The DLTS measurements of four samples with 4H-SiC epitaxial layers with different effective donors concentration was performed. Two samples chosen for investigations of the effect of donor concentration on parameters and concentration of defect centers has epitaxial layers made in ITME and the other two was made in Naval Research Laboratory. Based DLTS spectra for each sample parameters and concentration values was determined. Identification for all detected traps and possible models for typical SiC Z1/2 traps have been proposed. The nitrogen atoms influence on effective donor concentration and defect centers concentration was analyzed. The difference in compensation level for ITME and NRL samples and also its connection with defect centers was tried to explain.

4

Inteligentny system diagnostyczny do badania półprzewodników wysokorezystywnych metodą niestacjonarnej spektroskopii fotoprądowej PITS

Suproniuk M., Kamiński P., Miczuga M., Pawłowski M., Kleider J., Kozłowski R., Longeaud Ch.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 11

93-98

PL

Przedstawiono koncepcję inteligentnego systemu pomiarowego do diagnozowania wysokorezystywnych materiałów półprzewodnikowych metodą niestacjonarnej spektroskopii fotoprądowej. Zadaniem tego systemu będzie tworzenie obrazu struktury defektowej obejmującego informację o parametrach i koncentracjach zaobserwowanych centrów defektowych.

EN

An intelligent measurement system for diagnosing of semi-insulating materials by photoinduced transient spectroscopy has been presented. The system utilises two-dimensional analysis of the photocurrent transients digitally recorded in a broad range of temperatures for determination of defect centers parameters and a simulation procedure for calculation their concentration. The system is shown to be a powerful tool for studies of defect structure of high-resistivity semiconductors.

5

Zastosowanie wysokorezystywnego azotku galu do wytwarzania heterostruktur AlGaN/GaN HEMT

Miczuga M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2009

|

Vol. 58, nr 1

207-233

PL

Unikalne właściwości azotku galu (GaN) i roztworów stałych na jego bazie stwarzają możliwość produkcji nowej generacji przyrządów półprzewodnikowych. Tranzystory HEMT, w których stosuje się warstwę epitaksjalną wysokorezystywnego azotku galu charakteryzują się dużym współczynnikiem wzmocnienia i możliwością pracy w zakresie bardzo wysokich częstotliwości. Znajdują one coraz szersze zastosowanie we współczesnych systemach elektronicznych. Celem pracy jest przedstawienie problemów materiałowych związanych z wytwarzaniem tranzystorów HEMT z wykorzystaniem heterostruktur AlGaN/GaN oraz zaproponowanie metody charakteryzacji centrów defektowych w warstwach epitaksjalnych GaN. Omówiono budowę sieci krystalicznej oraz właściwości aplikacyjne azotku galu. Opisano strukturę tranzystora HEMT ze szczególnym uwzględnieniem właściwości elektrycznych i strukturalnych wysokorezystywnej warstwy buforowej GaN. Pokazano znaczenie jakości warstwy epitaksjalnej wysokorezystywnego GaN w tranzystorze HEMT. Przedstawiono wpływ rodzaju podłoża na gęstość dyslokacji w warstwie GaN. Zaproponowano sposób charakteryzacji centrów defektowych w warstwach epitaksjalnych GaN. Przedstawiono strukturę defektową warstwy epitaksjalnej GaN dla tranzystora HEMT osadzonej na podłożu Al2O3.

EN

Unique properties of gallium nitride (GaN) create the possibility for production of the new generation of semiconductor devices. The AlGaN/GaN HEMT structures with a layer of highresistivity GaN enable high gain at high operational frequencies to be achieved. This layer is used to separate the device active layer, usually doped with silicon, from the nucleation layer with a high defect density. Moreover, the semiinsulating properties of the layer minimize power losses of the microwave signal. An important advantage of the AlGaN/GaN heterostructure is that it makes possible a large charge to be flowed through the channel, which allows for the transistor's work at higher current densities. Simultaneously, the high breakdown voltage makes the AlGaN/GaN HEMTs very suitable for applications in high power circuits. The quality of the high-resistivity GaN epitaxial layer is of great importance in terms of HEMTs operational characteristics. This quality is determined mainly by the density and properties of lattice defects, in particular dislocations, as well as extrinsic and intrinsic point defects. The extrinsic defects are related to atoms of impurities introduced in uncontrollable way. The intrinsic defects, such as vacancies, interstitials and antisites, are formed by shifting the native atoms from their regular positions in the crystal lattice. Epitaxial layers of GaN are usually obtained by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD). An important factor affecting the layer quality is the type of substrate material, which determines the lattice mismatch between the substrate and epitaxial layer. At present, three types of substrates are used: sapphire, SiC, and free-standing GaN. The most effective method for characterizing defect centers in semi-insulating materials is now the Photoinduced Transient Spectroscopy (PITS). It is based on measuring the photocurrent relaxation waveforms observed after switching off the UV pulse generating excess charge carriers. The relaxation waveforms are recorded in a wide range of temperatures (30-700 K) and in order to extract the parameters of defect centers, the temperature changes in the relaxation rate are analyzed. The depth of the region in which the traps are filled with charge carriers is dependent on the absorption coefficient, influencing the distribution of excess charge carriers in the steady state, at the moment of the UV pulse termination. The defect centres taking part in the charge compensation occurring in high resistivity GaN epitaxial layers forming the buffer layers for HEMTs have been found. The obtained results indicate that the compensation is due to native defects, as well as due to compensation with Si, C, O, and H atoms.