Nghiên cứu xây dựng hệ đo tự động các đại lượng phụ thuộc nhiệt độ trong vật lý chất rắn và ứng dụng nghiên cứu tâm sâu

MỤC LỤC

1- VAI TRO CUA TÂM SAU TRONG BAN DAN

Nhiều dụng cụ bán dẫn chỉ hoạt động tốt Khi có cấc hạt tai đư Tâm sâu làm giảm thời gian sống và độ linh động của cắc hạt tải, dân đến phẩm chất của linh Hiện kém đi [10]. Ngược lại một số điêt siêu cao tẩn lại cẩn thời gian sống của các hạt tải rất nhỏ, sự tổn tại của các tâm sâu lúc này lại là cẩn thiết.

2- QUÁ TRÌNH DONG HỌC TREN CÁC MUC SÂU

Anh hưởng của các tâm sâu đến tính chất điện và quang của các chất.

1- NGUYEN LÝ ĐO

Trên lối ra 1 Ta có thể quan sát được sự thay đổi tẩn số F của máy phát theo sự thay đổi nhiệt độ, đổng thời trên lối ra 2 ta có thể quan sát được sự biến đổi của biên độ đao động A theo sự thay đổi nhiệt độ (phần chi tiết được trình bẩy sau). Trong sơ đồ chi tiết hình 3 của Khối máy phat AG, L là cuộn dây đầu do, Vị, Vạ là hai tẩng Khuyếch đại ổn rhỏ ding JFET, V3 là tầng khuyếch đại có điểu chỉnh hệ số Khuyếch đại ở lối emitơ với điện 4p.

3- KHÔI PHAN MEM

Để kiểm tra độ ổn định, chúng tôi đã sử dung một mẫu chuẩn, cho.

2B. UNG DUNG HỆ DO TRONG NGHIÊN CỨU

Các mẫu Ki, K4 xem ni Không phar là mẫu siêu dân Điểu dé nói lên việc muốn đa oxy vào mâu trong quá trình nung nóng với tốc. Các tín hiệu dang S = S(T) của các hệ đo điện dung DLTS, đồng DLTS analog được trình bẩy trong chương 3 sau đây đều có thé ghi rhận trên một hệ tự động kiểu phy thuộc một biến số nim hệ đo SM9O này.

HỆ ĐO ĐIỆN DUNG VÀ DONG QUA ĐỘ THEO NHIỆT ĐỘ VÀ AP DUNG NGHIÊN CỨU TÂM SÂU TRONG CHẤT BAN DAN

Phương pháp EPR và phương pháp hấp thụ hồng ngoại cho nhiéu thông tin về vị trí mức sâu và cấu trúc sai hong của bán dân. Công cụ đo là hai hệ do analog chỉ thị trên máy tự ghi hai trục do chúng tôi tự thiết KẾ lắp rấp và hiệu chỉnh.

1- ANH HUONG CUA CHIẾU XA TREN MOT SO LINH KIỆN BAN DAN [9]

Đặc trưng V-A của

Điều này chứng td sau Khi chiếu xa, sO lượng điện tích đương hiệu dung trên bé mặt Si-SiOs tăng lên.

2-XÂY DỰNG HỆ ĐO DLTS DÙNG ĐIỆN DUNG THEO KỸ THUẬT BOXCAR KÉP

Cửa sổ tốc độ và phd DLTS tương ứng

Nổng độ các tâm có thể tính được trực tiếp từ sự thay đổi điện dung ứng với sự lấp đẩy hoàn toàn các tâm bằng xưng tiêm bão hoà ( ở trường hợp tâm hạt tải Không cơ bản) hay bằng xung hạt tải cơ bản. Đặc điểm của Khối TSNP là được điều chỉnh sao cho rhậy nhất với biến đối trên cầu gây ra do thành phan điện dung va "tro". Giá trị nhiệt độ của mẫu đo được quan sát trên vôn Kế hiện số 4014a Các dạng sóng tại một số điểm Test được mô tả trên Hỉnh 3.

Từ Khối rhát xung nhịp ding IC555, xung dao động được đưa sang bộ tạo dang xưng kích thích mẫu Tại đây, xưng dao động được qua khối khuyếch đại công suất để đưa sang cầu do (lối A), đổng thời xung này.

Hình 3. 13- Giản đổ thời gian trong Khối Boxcar kép

Tạo xung cổng bằng đơn hài kép SN74123

Hơn thế nữa, mẫu do phải được đặt trong cầu do điện đìmg cao tẩn. ĐỂ khắc rrmc tinh trạng trên chứng tôi đã thiết kế lại cẩu đo để có thể đưa xưng Kích thích mẫu một cách trực tiếp. Chiết áp R,; cho phép thay đổi biên độ xưng kích thích mẫu còn chiết áp R, thay đổi điện áp phân cực ngược.

Phếp do DLTS điện dung sử đựng phương pháp tích phân Boxcar đã qui việc Khảo sát các đường quá độ điện dung về dang ghi mức điện 4p.

3-XÂY DUNG HỆ ĐO DLTS DUNG DONG THEO KỸ THUAT TSDB A-B

Thực chất của quá trình thực nehiệm là cho rhiệt độ của mẫu thay đổi và định trước eno (bằng tẩn số £). Nhận xết: Bằng việc lấy hiệu hai Khoảng A và B trên đường tín hiệu đòng quá độ, rhếp đo đã chuyển quan hệ hai biến số J(t,T) sang. Khuyéch đại so sanh (hoặc vào lỗi vào đối xứng Y4,Yp). Mot yeu to nua. làm ty số S/N của toàn hệ do tăng đáng kể là trong quá trình nay nhiéu. trên hai Kênh TSĐB tự dập tắt lần nhau. 3-Chuẩn và điều chỉnh hé. a) Cũng giống như hệ đo điện dung DLTS ding KỸ thuật Boxcar kép,. việc chuẩn nhiệt độ trên hệ do này cũng được xác định trực tiếp trên. Việc quết nhiệt độ cũng được thực hiện theo hai chiểu thuận nghich với thời gian quét đủ dài, sau đố xác lập các thang nhiệt độ. trong từng dai quan tâm Mau đo và pin nhiệt điện cũng được đặt trong. bình mẫu tương tự rừn hệ do điện dung DLTS,. b) Trong quá trình chuẩn hoá, một mẫu chuẩn (Si chiếu xạ electron).

- Sai hỏng trong Silic chiếu xạ mạnh bằng chùm electron nghiên cứu _ bằng phố DLTS ding trong quá độ [17].

4- PHÔ DLTS ĐIỆN DUNG TREN MAU SILIC CHIEU XA DIEN TU [13]

27-Phổ DLTS Khi tối và Khi

Từ đồ thị ta. có rhận xét:. x Biên độ của tín hiệu DLTS của các đỉnh ở phía rhiệt độ thấp”. giảm đột ngột Không giống nt sự giam của tín hiệu DLTS thông thường. x Tại vùng nhiệt độ cao, đỉnh DLTS bị dịch Khi chiếu sáng về. phía nhiệt độ thấp Khoảng 3-4 độ. Trong Khi đố với các đỉnh ở phía. nhiệt độ thấp thì sự địch chuyển này là không đáng ké. Đỉnh DLTS quan. a) Điện đưng hàng rào của lớp chuyển Schottky Khi kể đến ảnh. Độ dốc của đường cong ở rhía V rất lớn cho ta xác định nồng độ Np Nếu V giảm đi tức là dai năng lượng bớt cong đi một chút thì bắt đầu có một số tâm được tích điện làm cho hiệu số Np-np thay đổi dân đến độ đốc của đường. (AC ~ điện dung quá độ, C bằng tổng của điện aung tiếp xúc và điện. dung cố định của nệ do) vì vậy đến một giới hạn rhiệt độ nào đấy thỉ. độ nhay của phép do giảm đột ngột. Điểu đố giải thích sự giảm tín hiệu ở nhiệt độ thấp trên hình 3. Phép đo DLTS điện amg rất cố hiệu quả ở rhiệt độ cao Khi mà. bản thân điện dung hàng rào tương đối lớn. Đố cũng là điểm Khác nhau. cơ bản giữa phép do điện dung quá độ và dòng quá độ vì :. c) Sự dịch dinn của tõm E Khi chiếu sỏng cũng thấy rừ trờn hình 3.27.

Tốm lại, sử dụng hệ đo DLTS điện dung trong nghiên cứu tâm sâu sinh ra do sai hong bởi chiếu xạ điện tử trên mẫu Silic, đã rhất hiện.

4A - KHAI THAC CÁC THONG SỐ CUA TAM SÂU TỪ SỐ LIỆU

Nếu An (sai Khác giữa hai rhiệt độ liên. tiếp) đủ rhỏ thì ta tu được các số liệu vé đường C(t) ở dang giấn. Đây là biện rháp hữu hiệu đối với trục nhiệt độ trong hệ ghi rhận. Các điểu kiện trên đảm bảo cho số liệu thm được trên hệ phan ánh.

Hệ tự động hai biến có ưu điểm trong ghi nhận và xử lý số liệu vi được số hoá.

2-PHUONG PHÁP TÁCH PHO TREN HỆ DO HAI BIEN

Phép tinh này cũng chỉ cần sử dung một đường C(t) tại một nhiệt độ nào đố trên (4.1) là đủ Tuy nhiên, thực hiện rhếp lặp nh.

PHƯƠNG PHAP LANG TREN HỆ ĐO BA CHIỂU

Như thế, với một lần chon tx, ty, máy tinh sẽ cho ta một cặp giá.

4- PHƯƠNG PHÁP DỊCH CUA TREN HỆ ĐO TỰ DONG HAI BIEN

Kết quả tính toán càng chính xác nếu khoảng cách gián đoạn này càng nho (m lớn) trong trường hợp số liệu không chứa tạp (trường hợp lý tưởng). Để xác định năng lượng của một tâm, chi cần ghi đường C(t) tại 4-5 nhiệt độ Khác rhau. Việc Khai thác thông số tâm sâu qua các số liệu thu rhận trên hệ.

ĐỂ Kiểm chứng, chúng tôi đã làm thực nghiệm trên một hệ do cụ thể,.

1- CAC KHOI CHỨC NANG

Có thể điểu chỉnh một số mạch tích rhân trong cầu để giảm hang số thời gian xuống 5OUs rửnhg tạp sẽ tăng lên. Để bù trừ tác động của điện dung một chiểu gây ra do mẫu bị thay. Với các đit bán dfn, điện dmg một chiéu đó thay đổi tương đối nhanh theo nhiệt độ.

3-CHUẨN VÀ HIỆU CHÍNH HỆ

Trên hệ digital hai biến, do sử đựng cẩu đo điện dung chuẩn nên tỷ số này được xác định chính xác vì thế lối ra của cẩu Boonton tỷ lệ chính xác với số chỉ điện đung. Việc bà trừ thàna rhẩn này Khong chỉ có ¥ nghĩa trong việc xử lÝ tínhiệu quá độ mà còn cẩn thiết để dường quá độ. Kết qua thu được đã cho thấy, giá trị RC tử phép làm knit hoàn toàn phù hợp với giá trị thực của RC được đừng trong mach Diéu đố cho.

- Trong diéu kiện thí nghiệm it thay đổi (biên độ xung kích thích,+. độ rộng xung kích thích, nhiệt độ..), có thế bổ chính một phan trong.

1. VỀ CAU ĐIỆN DUNG BOONTON 72B

Theo sơ đổ Hình 4.1¢, xưng phân cực được đưa vào Kích thích mẫu đo theo lối Lo-Bias. Ni :rinh bày ở phẩn trên, cách làm này tuy cố giản tiện trong thực hiệ phếp do nhưng mạch cẩu Phải chịu một. Như vậy, mẫu được nối vàz cầu đo chỉ trong Khoảng thời gian lặp lại T, cần được nghiên cứu Nguyên lý này cho rhếp tránh được quá tải đầu vào Khối KPLL, đồng thời giữ cho đường qúa độ C(t) trung thực theo.

Khối KD 1MHz được dita vào mach tách sóng rhậy pha Thành rhẩn lọc lựa.