Name: carrier lifetime measurements in semiconductors through the microwave photoconductivity decay method
Uploaded: 2019-04-18T13:00:00
Duration: 7 min 38 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Carrier Lifetime Measurements in Semiconductors through the Microwave Photoconductivity Decay Method at JoVE.com

وأيد هذا العمل "معهد ناغويا للتكنولوجيا"، اليابان.

1-إعداد العينة
<ol><li>إعداد ابيلايير ن نوع ح 4-سيك (جدول المواد).</li>
	<li>تغسل العينة مع الأسيتون وبالمياه، كل منهما لمدة 5 دقائق، ثم استخدام</li>
	<li>غسالة بالموجات فوق الصوتية.</li>
	<li>استخدام بندقية نيتروجين لإزالة الرطوبة على سطح العينة.</li>
</ol>2-إعداد المحاليل
<ol><li>تحضير 1 م كل من ح2حتى4، HCl، غ2هكذا4، هيدروكسيد الصوديوم، أو التردد في تركيز % wt 1. تحديد وإعداد محلول مائي قياسها.</li>
	<li>إعداد خلية كوارتز مع 5 مم (طول) × 20 مم (العرض) × 40 مم (الارتفاع) الأبعاد وثم صب المحلول إلى ذلك. وضع العينة المعدة في الخلية وتزج عليه ثم في محلول مائي. ملاحظة: مطلوب على الأقل 4 مل محلول مائي في الخلية الكوارتز للعينة لتكون مغمورة تماما. عند تغيير الحل، تنظيف علاج العينة بالموجات فوق الصوتية باستخدام الأسيتون والمياه النقية.</li>
</ol>3-إعداد معدات قياس
<ol><li>بدوره على إمدادات الطاقة من 266 نانومتر الليزر النبضي لإثارة مصدر الضوء. بعد ذلك، قم بتعيين وضع الليزر على أهبة الاستعداد.</li>
	<li>قم بتوصيل الليزر النبضي ومذبذب من خلال كابل حربه نيل-Concelman (BNC). بدوره على المذبذب وإدخال 100 هرتز نبض موجه بالليزر النبضي.</li>
	<li>الاتصال الضوئي للحصول على المشغل من خلال قناة إدخال الزناد للذبذبات مع كابل BNC.</li>
	<li>قم بتشغيل وحدة الإمداد بالطاقة الضوئي.</li>
	<li>تشعيع الليزر النبضي ومكان الفتحة من الدليل الموجي الميكروويف على المسار الضوئي لضوء الليزر في اتجاه طبيعي للضوء. تنبيه: في العملية الأخيرة، المجرب ينبغي ارتداء نظارات السلامة خلال إشعاع الليزر.</li>
	<li>تثبيت نصف مرآة على مسار بصري من الليزر النبضي، كما هو مبين في الشكل 1، ويعكس الليزر النبضي إلى الضوئي.</li>
	<li>بدوره على الذبذبات ثم قم بتعيين عتبة المشغل إلى جهد كافية لإشارة من الضوئي. ملاحظة: قيمة العتبة قد يكون تعيين أصغر من ذروة إشارة الزناد. عندما يدخل ضوء المنعكس شكل غير مقصود الضوئي، يعرض الذبذبات تردد يختلف إلى حد كبير عن تواتر الليزر النبضي. وفي هذه الحالة، كرر الخطوة 3، 6.</li>
	<li>فحص التردد المشغل مع الذبذبات وضبط المذبذب الضبط.</li>
	<li>وضع وضع الليزر في وضع الاستعداد.</li>
	<li>قم بتوصيل حاجز شوتكي الصمام ثنائي دليل موجي الموجات الدقيقة للكشف عن الموجات المنعكسة وقناة إشارة إدخال للذبذبات، عن طريق كابل BNC.</li>
	<li>تطبيق 9.5 الخامس يعمل بالتيار الكهربائي إلى صمام ثنائي غان.</li>
	<li>ضع الخلية الكوارتز (الخطوة 2.2) على الوقوف أمام فتحه أقرب وقت ممكن. فيكس مع الشريط.</li>
</ol>4-قياس وحفظ البيانات
<ol><li>قم بتشغيل بالتذبذب ضوء الليزر وتشعيع الضوء للعينة.</li>
	<li>ضع نصف-وافيبلاتي (λ/2)، والمستقطب، ومقياس طاقة على المسار البصرية (الشكل 1).</li>
	<li>تشعيع الليزر النبضي إلى مقياس الطاقة، كما هو مبين في الشكل 1. تحقق من شدة الإثارة الليزر.</li>
	<li>ضبط زاوية λ/2 لمراقبة شدة الإثارة. ملاحظة: λ/2 تغيير اتجاه الاستقطاب من ضوء الليزر، بينما ينقل المستقطب اتجاه الاستقطاب ضوء واحد فقط، من خلال الإثارة التي يتم التحكم بكثافة. فوتون حقن الكثافة إلى 8 × 1013 سم2 والليزر من 266 نانومتر، كثافة الناقل الإثارة في ح 4-التصنيف الصناعي الموحد هو 4.5 × 1017 سم−3.</li>
	<li>إزالة مقياس الطاقة من المسار البصري.</li>
	<li>ضبط الوقت/div والخامس/div للذبذبات وبذلك يتم عرض إشارة الذروة في الذبذبات.</li>
	<li>ضبط السعة ومرحلة الموجات الدقيقة عن طريق موالف ه – ح. فحص الذبذبات وابحث عن موالف ه – ح أين إشارة الذروة في الحد الأقصى. فشل تعديل نتائج موالف ه-ح في فقدان إشارة، كما هو مبين في الشكل 2. ملاحظة: يتم استخدام مكبر للصوت لتقوية إشارة الانحلال في حالة إشارة كبيرة غير كاف بالنسبة للضوضاء الخلفية أو عندما لا يلاحظ حتى بعد ضبط موالف ه – ح. ويوضع مكبر للصوت بين صمام ثنائي حاجز شوتكي والقناة إشارة الإدخال للذبذبات مع كابل BNC، كما هو مبين في الشكل 1.</li>
	<li>كرر الخطوتين 4.6 و 4.7 لإتمام ضبط.</li>
	<li>ضبط الوقت/div للذبذبات ورسم منحنى اضمحلال في مجال القياس على الذبذبات.</li>
	<li>متوسط الإشارة لعدد مرات إجبارية تحسين نسبة الإشارة إلى الضجيج.</li>
	<li>حفظ بيانات القياس كملف إلكتروني لذاكرة وقم بإزالته من الذبذبات.</li>
</ol>5-معالجة البيانات
<ol><li>استيراد بيانات إشارة إلى جهاز كمبيوتر شخصي.</li>
	<li>رسم منحنيات الانحلال التي تم الحصول عليها من التجربة كدالة للزمن.</li>
	<li>حساب قيمة المتوسط لمستوى الضوضاء الخلفية وطرح عليه من إشارة الانحلال، ومؤامرة عليه كدالة للزمن.</li>
	<li>البحث عن قيمة الذروة من اضمحلال الإشارة التي تم الحصول عليها في الخطوة 5، 3 وثم تقسيم الإشارة الاضمحلال في قيمة الذروة.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kunst, M., Beck, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+study+of+charge+carrier+kinetics+in+semiconductors+by+microwave+conductivity+measurements.">The study of charge carrier kinetics in semiconductors by microwave conductivity measurements.</a> Journal of Applied Physics. 60 (10), 3558-3566 (1986).</li><li>Klein, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carrier+lifetime+measurement+in+n&#8722;4H-SiC+epilayers.">Carrier lifetime measurement in n&#8722;4H-SiC epilayers.</a> Journal of Applied Physics. 103, 033702 (2008).</li><li>Linnros, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carrier+lifetime+measurements+using+free+carrier+absorption+transients.+I.+Principle+and+injection+dependence.">Carrier lifetime measurements using free carrier absorption transients. I. Principle and injection dependence.</a> Journal of Applied Physics. 84, 275-283 (1998).</li><li>Mae, S., Tawara, T., Tsuchida, H., Kato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microscopic+FCA+System+for+Depth-Resolved+Carrier+Lifetime+Measurement+in+SiC.">Microscopic FCA System for Depth-Resolved Carrier Lifetime Measurement in SiC.</a> Materials Science Forum. 924, 269-272 (2018).</li><li>Miyazawa, T., Ito, M., Tsuchida, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+long+carrier+lifetimes+in+thick+4H+silicon+carbide+epitaxial+layers.">Evaluation of long carrier lifetimes in thick 4H silicon carbide epitaxial layers.</a> Applied Physics Letters. 97, 202106 (2010).</li><li>Kimoto, T., Danno, K., Suda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lifetime-killing+defects+in+4H-SiC+epilayers+and+lifetime+control+by+low-energy+electron+irradiation.">Lifetime-killing defects in 4H-SiC epilayers and lifetime control by low-energy electron irradiation.</a> Physica Status Solidi B. 245, 1327 (2008).</li><li>&#352;&#269;ajev, P., Gudelis, V., Jara&#353;i&#363;nas, K., Klein, P. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+and+slow+carrier+recombination+transients+in+highly+excited+4H-and+3C-SiC+crystals+at+room+temperature.">Fast and slow carrier recombination transients in highly excited 4H-and 3C-SiC crystals at room temperature.</a> Journal of Applied Physics. 108, 023705 (2010).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> SEMI Standard, SEMI MF1535. , (2007).</li><li>Hashizume, H., Sumie, S., Nakai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carrier+Lifetime+Measurements+by+Microwave+Photoconductivity+Decay+Method.">Carrier Lifetime Measurements by Microwave Photoconductivity Decay Method.</a> ASTM Special Technical Publication. 1340, 47 (1998).</li><li>Sch&#246;fthaler, M., Brendel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+and+transient+response+of+microwave+reflection+measurements.">Sensitivity and transient response of microwave reflection measurements.</a> Journal of Applied Physics. 77, 3162 (1995).</li><li>Ichikawa, Y., Ichimura, M., Kimoto, T., Kato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passivation+of+Surface+Recombination+at+the+Si-Face+of+4H-SiC+by+Acidic+Solutions.">Passivation of Surface Recombination at the Si-Face of 4H-SiC by Acidic Solutions.</a> ECS Journal Solid State Science and Technology. 7 (8), Q127-Q130 (2018).</li><li>Mori, Y., Kato, M., Ichimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+recombination+velocities+for+n-type+4H-SiC+treated+by+various+processes.">Surface recombination velocities for n-type 4H-SiC treated by various processes.</a> Journal of Physics D: Applied Physics. 47, 335102 (2014).</li><li>Kato, M., Mori, Y., Ichimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microwave+reflectivity+from+4H-SiC+under+a+high+injection+condition:+impacts+of+electron-hole+scattering.">Microwave reflectivity from 4H-SiC under a high injection condition: impacts of electron-hole scattering.</a> Journal of Applied Physics. 54, 04DP14 (2015).</li><li>Kato, M., Matsushita, Y., Ichimura, M., Hatayama, T., Ohshima, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excess+Carrier+Lifetime+in+p-Type+4H-SiC+Epilayers+with+and+without+Low-Energy+Electron+Irradiation.">Excess Carrier Lifetime in p-Type 4H-SiC Epilayers with and without Low-Energy Electron Irradiation.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 51, 028006 (2012).</li><li>Kato, M., Yoshida, A., Ichimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+Surface+Recombination+Velocity+from+Thickness+Dependence+of+Carrier+Lifetime+in+n-Type+4H-SiC+Epilayers.">Estimation of Surface Recombination Velocity from Thickness Dependence of Carrier Lifetime in n-Type 4H-SiC Epilayers.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 51, 02BP12 (2012).</li><li>Mori, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excess+Carrier+Lifetime+Measurement+of+Bulk+SiC+Wafers+and+Its+Relationship+with+Structural+Defect+Distribution.">Excess Carrier Lifetime Measurement of Bulk SiC Wafers and Its Relationship with Structural Defect Distribution.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 44, 8333 (2005).</li><li>Jenny, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+annealing+on+carrier+lifetime+in+4H-SiC.">Effects of annealing on carrier lifetime in 4H-SiC.</a> Journal of Applied Physics. 100, 113710 (2006).</li><li>Hayashi, T., Asano, K., Suda, J., Kimoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+and+injection+level+dependencies+and+impact+of+thermal+oxidation+on+carrier+lifetimes+in+p-type+and+n-type+4H-SiC+epilayers.">Temperature and injection level dependencies and impact of thermal oxidation on carrier lifetimes in p-type and n-type 4H-SiC epilayers.</a> Journal of Applied Physics. 109, 014505 (2011).</li><li>Okuda, T., Miyake, H., Kimoto, T., Suda, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Long+Photoconductivity+Decay+Characteristics+in+p-Type+4H-SiC+Bulk+Crystals.">Long Photoconductivity Decay Characteristics in p-Type 4H-SiC Bulk Crystals.</a> Japanese Journal of Applied Physics. 52, 010202 (2013).</li><li>Schofthaler, M., Brendel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensitivity+and+transient+response+of+microwave+reflection+measurements.">Sensitivity and transient response of microwave reflection measurements.</a> Journal of Applied Physics. 77, 3162-3173 (1995).</li><li>Beck, G., Kunst, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contactless+scanner+for+photoactive+materials+using+laser-induced+microwave+absorption.">Contactless scanner for photoactive materials using laser-induced microwave absorption.</a> Review of Scientific Instruments. 57, 197-201 (1986).</li><li>Kolen'ko, Y. V., Churagulov, B. R., Kunst, M., Mazerolles, L., Colbeau-Justin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocatalytic+properties+of+titania+powders+prepared+by+hydrothermal+method.">Photocatalytic properties of titania powders prepared by hydrothermal method.</a> Applied Catalysis B: Environmental. 54, 51-58 (2004).</li><li>Carneiro, J. T., Savenije, T. J., Moulijn, J. A., Mul, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+Au+on+TiO2+catalyzed+selective+photocatalytic+oxidation+of+cyclohexane.">The effect of Au on TiO2 catalyzed selective photocatalytic oxidation of cyclohexane.</a> Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 217, 326-332 (2011).</li><li>Luna, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synergetic+effect+of+Ni+and+Au+nanoparticles+synthesized+on+titania+particles+for+efficient+photocatalytic+hydrogen+production.">Synergetic effect of Ni and Au nanoparticles synthesized on titania particles for efficient photocatalytic hydrogen production.</a> Applied Catalysis B: Environmental. 191, 18-28 (2016).</li><li>Kunst, M., Beck, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+study+of+charge+carrier+kinetics+in+semiconductors+by+microwave+conductivity+measurements.">The study of charge carrier kinetics in semiconductors by microwave conductivity measurements.</a> Journal of Applied Physics. 60, 3358 (1986).</li><li>Kunst, M., Beck, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+study+of+charge+carrier+kinetics+in+semiconductors+by+microwave+conductivity+measurements.+II.">The study of charge carrier kinetics in semiconductors by microwave conductivity measurements. II.</a> Journal of Applied Physics. 63, 1093 (1988).</li><li>Schindler, K. -. M., Kunst, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charge-Carrier+Dynamics+in+TiO2+Powders.">Charge-Carrier Dynamics in TiO2 Powders.</a> The Journal of Physical Chemistry. 94, 8222-8226 (1990).</li><li>Savenije, T. J., de Haas, M. P., Warman, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Yield+and+Mobility+of+Charge+Carriers+in+Smooth+and+Nanoporous+TiO2+Films.">The Yield and Mobility of Charge Carriers in Smooth and Nanoporous TiO2 Films.</a> Zeitschrift f&#252;r Physikalische Chemie. , 201-206 (1999).</li><li>Colbeau-Justin, C., Kunst, M., Huguenin, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+influence+on+charge-carrier+lifetimes+in+TiO2+powders+studied+by+microwave+absorption.">Structural influence on charge-carrier lifetimes in TiO2 powders studied by microwave absorption.</a> Journal of Materials Science. 38, 2429-2437 (2003).</li><li>Kato, M., Kohama, K., Ichikawa, Y., Ichimura, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carrier+lifetime+measurements+on+various+crystal+faces+of+rutile+TiO2+single+crystals.">Carrier lifetime measurements on various crystal faces of rutile TiO2 single crystals.</a> Materials Letters. 160, 397-399 (2015).</li></ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

الخطوة 4.7 في البروتوكول μ-PCD، هي أهم نقطة. وقد أدرجت موالف ه – ح مع دائرة كهربائية قصيرة منقولة في طائرات ه وح، على التوالي. وهكذا، نقل دائرة كهربائية قصيرة موالف ه أو موالف ح تغيير السعة والطور الميكروويف المنعكسة ويعظم مطال إشارة. ضبط له تأثير كبير على الموجي منحنى الاضمحلال ويجب إجراء صارما. في حالة قوة إشارة ضعيفة حيث ضبط قد يكون صعباً، ويمكن استخدام بضع عشرات من ضبط المتوسطات. لفشل ضبط، المنحنيات تسوس μ-PCD ليست قابلة للملاحظة؛ ويلاحظ فقط إشارة الضوضاء من الذبذبات. ويبين الشكل 2 الموجي الذبذبات في مثل هذه حالة.
فمن السهل لقياس عينات عالية مقاوم كما لا يوجد أي حد موصلية أقل. عندما ينخفض مستوى المقاومة عينة أو عندما تكون العينة سميكة، الجلد أثر الموجات الدقيقة ليست ضئيلة. المسافة حتى تصبح شدة المجال الكهربائي الميكروويف مرات 1/ه يشار إلى عمق الجلد <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq11.jpg"> </img>، الذي يعبر عن 9 المعادلة:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq12.jpg">(9)
حيث ω هو التردد الزاوي للموجات الدقيقة، واليورو و ρ μ تمثل ثابت العينة، والمقاومة والنفاذيه، على التوالي. وفي حالة الرابطة وكذا تقريب القيم δ للموجات الدقيقة 10 جيجا هرتز من عيار 9 ملم في Ω∙cm 50، 2 مم في 10 Ω∙cm و 500 ميكرومتر في 1 Ω∙cm ميكرومتر 150 في 0.1 Ω∙cm. ولذلك، سوف تفقد قياسات للعينات مع سمك نموذجي (عدة مئات ميكرون) في Ω∙cm أقل من 0.1 δ الدقة. من ناحية أخرى، تعمل بالموجات الدقيقة والإشعاع الضوئي الحادث من عكس يفر في هذا البروتوكول. تأثير الجلد لا يعتد بها تشير إلى أفضل الموجات المتناهية القصر والإشعاع الضوئي من نفس الجانب.
تعتمد الحدود الدنيا على المقاومة وسمك العينة الناتجة عن تفاعلها مع الموجات الدقيقة. لعينات مقاوم عاليا، والحدود الدنيا النموذجية للناقلين الزائدة يقارب 1012 سم−3. من ناحية أخرى، نثر إلكترون – ثقب يجب النظر في ناقلات الزائدة أكبر من 1016 سم−3، كما نوقش في الرقم 13.
منحنيات تسوس μ-PCD أصبح لطيف في كثافة عالية من الإثارة بسبب أونبروبورتيوناليتي انعكاس الموجات الدقيقة لتركيز الناقل الزائدة أن المعادلة (3) سوف تفقد صحة13،،من2526 وأن المغالاة في تقدير τ1/e . يبين الشكل 8 المنحنى μ-PCD تسوس مادة كيميائية الميكانيكية لتلميع المعالجة السطحية ن نوع ح 4-سيك مع الإثارة في سي-الوجه من 266 نانومتر تحت كثافة عالية من الإثارة.
وعلاوة على ذلك، القرار الوقت يعتمد على أداء أجهزة القياس كمصدر لإثارة والذبذبات ومكبر للصوت. على سبيل المثال، في هذه الدراسة، الجهاز يتألف من الليزر النبضي مع عرض النبض 1 ns كمصدر الإثارة والذبذبات بعد التردد 500 ميغاهرتز. ونتيجة لذلك، يقدر عمر قابلة للقياس الحد الأدنى 2 ns.
وكما ذكر آنفا، μ PCD مفيدة جداً لتحديد خصائص أشباه الموصلات مثل سي. ومع ذلك، تطبيقه يمكن تمديدها إلى مواد أخرى، وعلى سبيل المثال، في المواد فوتواكتيفي بما في ذلك TiO227،28،،من2930.
وعلاوة على ذلك، وبصرف النظر عن μ-PCD، TR-رر2 وار-قانون المنافسة المنصفة في الأقسام السابقة هي الأخرى الناقل اثنين عمر قياس التقنيات. TR-PL تلاحظ تغير الزمن فوتولومينيسسينسي الناجمة عن جزئ الناقل بينما TR-قانون المنافسة المنصفة وتلاحظ الوقت تغيير من مسبار الضوء على امتصاص4. على وجه التحديد، يحدث امتصاص الناقل مجاناً عند الخفيفة مع الطاقة أقل مما هو المشع الفجوة الفرقة خلال الإثارة الناقل3. ومع ذلك، بالمقارنة مع هذين البلدين، μ PCD مباشرة يلاحظ الموصلية الكهربائية التي تعمل بالموجات الدقيقة وخشونة السطح عالية وحساسية الإشارات، مما يجعل من الأسلوب أكثر مثالية لقياس مدى الحياة حاملة لأشباه الموصلات تطبيقات الجهاز.

حاملات الزائدة في أشباه الموصلات متحمسون بصريا بحقن الفوتونات مع الطاقة أكبر من الفجوة بين العصابات التوصيل والتكافؤ. ثم، تختفي حاملات الزائدة متحمس، جزئ إلكترون – ثقب داخل ثابت وقت المعروف باسم عمر الناقل، التي تؤثر بشكل كبير أداء أجهزة أشباه الموصلات خلال العملية. كأحد المعايير الهامة لأجهزة أشباه الموصلات والمواد، عمر الناقل حساس جداً لوجود عيوب في هذه المواد، وكذلك يتطلب طريقة ملائمة للتقييم. وضع J. Warman وكونست م عابرة تقنية سموا الوقت حل الموصلية الموجات الصغرية (ترمك)، الذي ينطوي على امتصاص الموجات الدقيقة لمتابعة الديناميات الناقل المسؤول في أشباه الموصلات1. اقترح باحثون آخرون الموصلية صور عابرة (TPC)، المعروف بالانحلال فوتوكوندوكتيفيتي الميكروويف (μ-PCD)، وهي تقنية التأهيل المادي المعتمد عادة في صناعات أشباه الموصلات بسبب الاتصال به و غير تدميري القياسات من عمر الناقل. على وجه الخصوص، كربيد السليكون (SiC)، ثلاث تقنيات رئيسية قابلة للتطبيق: μ-PCD، حل وقت فوتولومينيسسينسي (TR-رر)، ووقت حل الناقل مجاناً الاستيعاب (TR-قانون المنافسة المنصفة)2،،من34،5 ،،من67. من بين هذه التقنيات، PCD μ هو العاملين على نطاق واسع نظراً لمقارنة اثنين آخرين كما أنه يسلك الحساسية خشونة السطح (أي قابلة للقياس لأي معين مختلف السطحية خشونة8،9،10 ) وإشارة عالية الحساسية للناقلين متحمس (باستخدام أي عنصر ميكروويف أمثل). وبصفة عامة، قد تم PCD μ المفضل لقياس مدى الحياة الناقل في SiC وغيرها أشباه الموصلات المواد2،5،،من611،12،13 ،،من1415،16،17،،من1819.
هو تفاصيل البروتوكول القياس ومبدأ μ-PCD1،،من2021 هنا. من حيث المبدأ، فإنه يستخدم ميكروويف المنعكسة كتحقيق. هنا، الانعكاس الموجات الدقيقة من عينة البحث والتطوير(σ) أي ما يعادل النسبة بين كثافة الموجات المنعكسة ف(σ) والموجات الحادث كثافة ففي معبراً عنه بالمعادلة 1:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq1.jpg">(1)
باشعاع ليزر النبض، يتغير الموصلية عينة σ σ + Δσ؛ وبالمثل، يتحول R (σ) على البحث والتطوير(σ + Δσ). وبالتالي، ΔR تعطي بالمعادلة 2:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq2.jpg">(2)
وفي تقريب اضطراب (Δ الصغيرةσ)، يتم وضع R(σ + Δσ) في سلسلة تايلور تسفر عن
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq3.jpg">(3)
وفي حين يصبح Δσ
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq4.jpg">، (4).
حيث q هو المسؤول عن المرحلة الابتدائية، μف هو تنقل هول، μn هو حركية الإلكترون، و Δف هو تركيز الناقل الزائدة. من المعادلات السابقة،<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq5.jpg">Δ Δ والتطوير ف المرتبطة بها
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq6.jpg">. (5)
يسمح اعتماد الانعكاس الموجات الدقيقة على تركيز الناقل الزائدة PCD μ لمراقبة الانحلال الوقت من الناقلين الزائدة، التي يمكن أن نستخدمها لتقدير عمر الناقل من مواد أشباه الموصلات.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1061px;" width="1061">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:171px;">n-type 4H-SiC epilayer</td>
			<td style="width:533px;">Ascatron AB http://ascatron.com/</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td style="width:249px;">Sample</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">266 nm pulsed laser</td>
			<td>CryLaS GmbH http://www.crylas.de/</td>
			<td style="width:108px;">FQSS 266-50&#160;</td>
			<td>Excitation light source</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Photodiode</td>
			<td>THORLABS https://www.thorlabs.com/index.cfm</td>
			<td style="width:108px;">DET10A/M</td>
			<td>Trigger signal detection</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Schottky barrier diode</td>
			<td style="width:533px;">ASI http://www.advancedsemiconductor.com/</td>
			<td style="width:108px;">1N23WE</td>
			<td>Reflected microwave detection</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:171px;">Gun diode&#160;</td>
			<td style="width:533px;">Microsemi https://www.microsemi.com/</td>
			<td style="width:108px;">MO86751C</td>
			<td>Microwave generation source</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">E-H tuner&#160;</td>
			<td>SPC ELECTRONICS CORPORATION http://www.spc.co.jp/index.html</td>
			<td></td>
			<td>microwave component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Circulator</td>
			<td>SPC ELECTRONICS CORPORATION http://www.spc.co.jp/index.html</td>
			<td></td>
			<td>microwave component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rectangular waveguide</td>
			<td>SPC ELECTRONICS CORPORATION http://www.spc.co.jp/index.html</td>
			<td></td>
			<td>microwave component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Double ridge waveguide</td>
			<td>SPC ELECTRONICS CORPORATION http://www.spc.co.jp/index.html</td>
			<td></td>
			<td>microwave component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Crystal mount</td>
			<td>SPC ELECTRONICS CORPORATION http://www.spc.co.jp/index.html</td>
			<td style="width:108px;"></td>
			<td>microwave component</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Acetone</td>
			<td>KANTO CHEMICAL CO.,INC. https://www.kanto.co.jp/</td>
			<td style="width:108px;">GE00001</td>
			<td>Sample cleaning</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Sulfuric acid</td>
			<td>KANTO CHEMICAL CO.,INC. https://www.kanto.co.jp/</td>
			<td style="width:108px;">GE00257</td>
			<td>Acidic aqueous solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Hydrochloric acid</td>
			<td>KANTO CHEMICAL CO.,INC. https://www.kanto.co.jp/</td>
			<td style="width:108px;">GE00238</td>
			<td>Acidic aqueous solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Hydrogen fluoride</td>
			<td>KANTO CHEMICAL CO.,INC. https://www.kanto.co.jp/</td>
			<td style="width:108px;">18083-1B</td>
			<td>Acidic aqueous solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Sodium hydroxide</td>
			<td>KANTO CHEMICAL CO.,INC. https://www.kanto.co.jp/</td>
			<td style="width:108px;">37184-00</td>
			<td>Alkaline aqueous solution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:171px;">Sodium sulfate</td>
			<td>KANTO CHEMICAL CO.,INC. https://www.kanto.co.jp/</td>
			<td style="width:108px;">37280-00</td>
			<td>Neutral aqueous solution</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

carrier lifetime measurements in semiconductors through the microwave photoconductivity decay method

ويعرض هذا العمل بروتوكول توظيف الانحلال فوتوكوندوكتيفيتي الميكروويف (μ-PCD) لقياس عمر الناقل في مواد أشباه الموصلات، لا سيما سيك. من حيث المبدأ، حاملات الزائدة في أشباه الموصلات التي تم إنشاؤها عن طريق الإثارة إعادة تجميع مع مرور الوقت، وبعد ذلك، العودة إلى حالة التوازن. ويعرف وقت ثابت لهذا جزئ عمر الناقل، معياراً هاما في مواد أشباه الموصلات والأجهزة التي تتطلب قياس noncontact وغير تدميري مثالي حققها μ-PCD. خلال تشعيع عينة، ينعكس جزء من الموجات الدقيقة بالعينة أشباه الموصلات. انعكاس الموجات يعتمد على الموصلية عينة، مما يعزى إلى الناقلين. ولذلك، يمكن ملاحظة الانحلال الوقت من الناقلين الزائدة عن طريق الكشف على كثافة الموجات المنعكسة، منحنى الاضمحلال التي يمكن تحليلها لتقدير عمر الناقل. وتؤكد النتائج مدى ملاءمة البروتوكول μ PCD في قياس عمر الناقل في مواد أشباه الموصلات والأجهزة.

ويبين الشكل 1 رسم تخطيطي لجهاز μ-PCD، تتألف من تردد الموجات الدقيقة 10 جيجا هرتز والفرقة X waveguide، ودليل موجي مستطيلة. ركزت بالدليل الموجي ريدج مزدوجة الميكروويف والمشع في العينة. صمام ثنائي غن إنتاج الطاقة كان 50 ميغاواط والضوضاء المرحلة كانت-على ما يقرب من 80 dBc/هرتز.
ويبين الشكل 3 منحنى الاضمحلال μ-PCD عينة 100 ميكرومتر-سميكة ن نوع ح 4-سيك متحمس في سي-الوجه من 266 نانومتر في الهواء؛ Μ-PCD إشارة (V) تحجيم لها وكان المتغير التابع والوقت (ميكروثانية) المتغير المستقل. وكانت ذروة الجهد إشارة تقريبا 0.046 الخامس قبل التضخيم. وعلاوة على ذلك، كان الجهد الملحوظ للعنصر التيار المباشر (DC) الميكروويف المنعكسة التي تم الحصول عليها من وضع DC الذبذبات وسام فولت عدة. جزئ الناقلين الزائدة مع تقدم مع مرور الوقت، انخفض الانعكاس الموصلية والموجات الدقيقة العينة.
ويبين الشكل 4 منحنى الاضمحلال PCD μ مسواة الرقم 3. تطبيع يتيح المقارنة بين الثوابت الزمنية مع كثافات مختلفة الذروة. عادة، يتم تقدير عمر الناقل استناداً إلى منحنى الاضمحلال مع المعلمة1/e τعمر 1/e، التي تشير إلى ذلك الوقت ينفق للحصول على انخفاض كثافة إشارة من الذروة إلى 1/e (~ 0.368). ملاحظة أن تسوس μ-PCD لا واحد أسي وتأثر τ1/ه السائبة وممارسو السطحية. ومع ذلك، مقارنة وقت ثابت لعينات مختلفة السمك أو شرط السطحية استلزم معلمة مرجع. وكان الاستخدام من τ1/ه مريحة نظراً لنسبة الإشارة إلى الضوضاء جيدة في الجزء الأول من المنحنى تسوس والبساطة من تحليل البيانات. تميز إشارة μ-PCD، حياة نصف الوقت، و أنا40/أناكحد أقصى، وثابت كد كما اعتمدت هذه المعلمات22،،من2324. في الواقع، اعتمد τ1/e في المعيار شبه: 1535 وسط شبه8 كمعيار لقياس مدى الحياة الناقل للدولية الاشتراكية. وكان τ1/e لمنحنى الاضمحلال في الشكل 4، حوالي 0.34 ميكروثانية.
في الشكل 5، الخلية، والكوارتز يحتوي على محلول مائي ومع العينة على الجدار، وضعت على الوقوف أمام الفتحة11. كل كثافة المشع الموجات الدقيقة والموجات المنعكسة من العينة، فضلا عن أن نسبة الإشارة إلى الضوضاء μ-PCD، كانت تعتمد على المسافة بين العينة والفتحة، التي، من الناحية المثالية، ينبغي أن تكون قريبة قدر الإمكان. في القياس الفعلي، المسافة التي تم الحصول عليها بقدر الإمكان؛ القياس باستخدام الخلية الكوارتز أسفرت عن مسافة 0.5 ملم، والذي كان من نفس سمك الزجاج خلية الكوارتز.
ويبين الشكل 6 μ-PCD تسوس منحنيات ن نوع ح 4-السيك في الهواء وفي المحاليل. إثارة خفيفة من 266 نانومتر كان المشع إلى سي-وجه ح 4-السيك. المحاليل المستخدمة كانت التركيزات، كما ذكر سابقا، على النحو التالي: 1 م من ح2غ4، HCl، هكذا2هيدروكسيد الصوديوم، هكذا4، أو 1% بالوزن من التردد. وقت ثابت للمنحنيات الانحلال كان أطول مع العينة منغمسين في المحاليل الحمضية (أي، ح2HCl، هكذا4أو التردد)، مما يعني أن الحلول الحمضية تخميل الدول السطحية على سي-الوجه وتخفيض جزئ السطحية من الناقلين الزائدة.
يبين الشكل 7 الاعتماد على درجة الحموضة من τ1/ﻫ من العينة ن نوع ح 4-سيك متحمس في سي-الوجه في 266 نانومتر ضوء. تم حساب الرقم الهيدروجيني من تركيزات المولى ح2حتى4و HCl وهيدروكسيد الصوديوم. وأشار هذا الرقم إلى اعتماد عمر الناقل على درجة الحموضة المحاليل؛ ولذلك، سيكون انخفاض الرقم الهيدروجيني المزيد من تأثيرات على حياة الحامل.
تم حساب سرعة جزئ سطح S استنساخ τ1/e المستخدمة للعينات. قد أبلغ نموذج تسوس الناقلين الزائدة في الحكام. 2 و 3. للحصول على تركيز الناقل الزائدة دn(x, t)، تم حل معادلة الاستمرارية التالية. وهنا عرف دn(x, t) كدالة للزمن t والعمق x في طبقة أشباه الموصلات؛ وهكذا،
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq7.jpg">، (6).
حيث τب عمر الأكبر بسبب اقترانها شوكلي – القراءة – قاعة (الصحة الجنسية والإنجابية)، د هو معامل نشر أمبيبولار، و ب هو معامل جزئ الإشعاع، و ج جزئ مثقب معامل.
في الأسطح متحمس وغيرها، قدمت 7 معادلة شروط الحدود:
<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq8.jpg">و <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq9.jpg"> (7)
حيث S0 و قث تدل سرعة جزئ السطحية متحمس والأسطح الأخرى، على التوالي، وث هو سمك طبقة.
وعلاوة على ذلك، التشكيل الجانبي تركيز الناقل الفائض الأولى باستخدام الإضاءة الخفيفة نبض يمكن التعبير عنها باستخدام المعادلة 8:
<img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq10.jpg">(8)
أين ز0 تركيز الناقل في x = 0 وهو معامل امتصاص.
حل المعادلة 6 باستخدام شروط الحدود 7 المعادلة والشرط الأولى من منحنيات المعادلة 8 قدم الانحلال الناقل الزائدة. في هذه العملية، وقدرت S بمقارنة τ1/ه التي تم الحصول عليها من التجارب ومن منحنيات تسوس المحسوبة. تصغير المربعات المناسب أخطاء بين التجريبية τ1/ه في جميع الظروف و محسوب τ1/ه مع معلمات S0، قث، و τب.
كما هو مبين في المعادلة 6 جزئ الناقل هو ملخص لمختلف عناصر الانحلال، إلا وهي السطحية والصحة الجنسية والإنجابية، الإشعاعي، ويبشر ريكومبينيشنز، الاثنين الماضي وجود كثافة الناقل ارتفاع ملحوظ. من ناحية أخرى، يعتمد ممارسو الصحة الجنسية والإنجابية على نقطة العيوب والاضطرابات في الجزء الأكبر المواد أشباه الموصلات التي تشكل مستويات الطاقة في فجوة الفرقة أشباه الموصلات. مستويات الطاقة بمثابة انطلاق للناقل الانتقال بين العصابات التكافؤ والتوصيل.
m-PCD أيضا يظهر غير خطية في حالة حقن عالية، ويغالي الناقل عمر13،،من2526. الشكل 8 يظهر m-PCD المقاسة تحت شرط إثارة عالية. نلاحظ أن منحنى الاضمحلال كثافة فوتون حقن من 1015 سم2 أصبحت تدريجيا أكثر مقارنة بكثافة فوتون من 1014 سم2، نظراً للموجات الدقيقة غير خطية. وعلاوة على ذلك، تم الحصول على أمثلة القياس هو موضح في الشكل 3، الرقم 4، و الرقم 6 بكثافة فوتون حقن من 8 × 1013 سم2 الناتجة في الميكروويف لا تذكر غير خطية، ومثقب والإشعاعي ريكومبيناتيونس ولكن الصحة الجنسية والإنجابية المهيمنة وريكومبيناتيونس السطحية.
الرقم 6 التي يمكن اتخاذها لتجسد تسوس منحنى العمليات الحسابية ن نوع ح 4-سيك سي-وجه متحمس من 266 نانومتر الضوء، بالإشارة إلى خطوط متقطعة، حيث τب = 3 ميكروثانية و ق ل قالوجه SiSi = 200 سم/s أو 700 سم/ثانية . لكل من الإعداداتSi S، قياس منحنى الاضمحلال التجريبية في الأس الهيدروجيني المحايدة (الجوية، م 1 غ2حتى4) وفي حالة حمضية (م 1 ح2هكذا4)، على التوالي، كانت بئر مستنسخة، مما يعني أن S Si ل signiﬁcantly ن نوع ح 4-سيك خفضت من 700 سم/ثانية إلى 200 سم/s في المحاليل الحمضية كالهيدروجين تخميل الدول السطحية على سي-الوجه.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig1.jpg"> رقم 1: رسم تخطيطي للجهاز μ PCD. ينعكس جزء من ضوء الليزر نصف انعكاس مرآة. الكشف عن الليزر المنعكس بواسطة الضوئي، وإشارة قادمة من الضوئي يستخدم كنقطة انطلاق للذبذبات. يتم إنشاء ميكروويف من صمام غان في اتجاه بنت قبل مدوار؛ ثم يمر عبر الفتحة ميكروويف ويضيء العينة. الموجات المنعكسة من العينة يعود إلى الفتحة وإلى مدوار، حيث يتم الكشف عن طريق صمام ثنائي حاجز شوتكي. وأخيراً، يلاحظ الإشارات القادمة من صمام ثنائي حاجز شوتكي بالذبذبات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig2.jpg"> رقم 2: Μ-PCD إشارة لضبط الفاشلة من موالف ه-ح. ويلاحظ لا ذروة قابلة للقياس لضبط الفاشلة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig3.jpg"> الشكل 3: منحنى الاضمحلال μ PCD للعينة ن نوع ح 4-سيك مع الإثارة في سي-الوجه من 266 نانومتر في الجو. هو المشع الليزر النبضي في الوقت = 0 s الذي شدة الإشارات كحد أقصى. لقد تم تعديل هذا الرقم من اشيكاوا et al.11 مع الأذونات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig4.jpg"> الشكل 4: منحنى الاضمحلال PCD μ تطبيع للعينة ن نوع ح 4-سيك مع الإثارة في سي-الوجه من 266 نانومتر في الهواء- الحد الأقصى لقيمة منحنى الاضمحلال في الشكل 2 هو تطبيع للوحدة. قيمة خط متقطع 1/e، وهو τ1/e ميكروثانية 0.34 تقريبا كما صورت. لقد تم تعديل هذا الرقم من اشيكاوا et al.11 مع الأذونات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig5.jpg"> رقم 5: صورة القياس μ-PCD في محلول مائي في خلية كوارتز. يتم وضع الخلية مرو على الوقوف أمام فتحه لتسمح بقياس منحنى الاضمحلال μ PCD في محلول مائي. بعد خلية هو 5 ملم × 20 ملم × 40 ملم (الطول x العرض x الارتفاع). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig5large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig6.jpg"> الشكل 6: تطبيع وتحسب μ-PCD تسوس المنحنيات للعينة ن نوع ح 4-سيك مع الإثارة في سي-الوجه من 266 نانومتر، في الهواء والمحاليل. تمثل الخطوط الصلبة μ-PCD المنحنيات التجريبية نتيجة للمحاليل من ح2س، ح2حتى4، HCL، غ2هكذا4، هيدروكسيد الصوديوم، أو التردد. خطوط متقطعة منحنيات المحسوبة مع عمر الناقل الأكبر في ابيلاييرس، τب = 3 ميكروثانية، وسرعة جزئ السطحية للوجه، سي- SSi = 200 سم/s أو 700 سم/ثانية. لقد تم تعديل هذا الرقم من اشيكاوا et al.11 مع الأذونات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig6large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig7.jpg"> الشكل 7: الاعتماد على درجة الحموضة من τ1/e ل ن نوع ح 4-السيك عينة مع الإثارة في سي-الوجه من 266 نانومتر. ويزيد عمر الناقل كالرقم الهيدروجيني للمحلول الانخفاضات. هذه النتيجة تشير إلى أن الرقم الهيدروجيني أقل سيكون المزيد من تأثيرات على حياة الحامل. لقد تم تعديل هذا الرقم من اشيكاوا et al.11 مع الأذونات. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig7large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig8.jpg"> الشكل 8: μ-PCD تسوس منحنى ن نوع ح 4-سيك مع إثارة كثافة فوتون حقن من 1014 أو15 10 سم2 على سي-الوجه من 266 نانومتر. القياس مع الإثارة العالية في كثافة فوتون من 1015 سم2 يجعل منحنى اضمحلال تدريجي أكثر من ذلك مع انخفاض كثافة فوتون سبب غير خطية انعكاس الموجات الدقيقة. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig8large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-</a>

Watch this Scientific Journal Video about Carrier Lifetime Measurements in Semiconductors through the Microwave Photoconductivity Decay Method at JoVE.com

Carrier Lifetime Measurements in Semiconductors through the Microwave Photoconductivity Decay Method

كواحدة من المعلمات المادية الهامة في أشباه الموصلات، يقاس عمر الناقل هنا عبر بروتوكول باستخدام الأسلوب تسوس فوتوكوندوكتيفيتي الموجات الدقيقة.

قياسات عمر الناقل في أشباه الموصلات من خلال الأسلوب تسوس فوتوكوندوكتيفيتي الميكروويف

This work presents a protocol employing the microwave photoconductivity decay (&#956;-PCD) for measurement of the carrier lifetime in semiconductor ...

عمر الناقل هو معلمة هامة لتحليل موجة أشباه الموصلات والمواد. نحن بحاجة إلى طريقة شائعة لاحراف عمر الناقل. هنا، نقدم الميكروويف الموصلة الضوئية تسوس ما يسمى الدقيقة PCD.الدقيقة PCD عادة قديمة الدقيقة PCD هو عادة قديمة لأنها طويلة السلوك وطريقة طويلة التخريبية. ميزة أخرى من هذه الطريقة هي عدم الحساسية إلى أي ما يلي انحراف المواد من أي هياكل. و سيكون من خلال هذا الإجراء تاكاتو Asada، طالب من مختبري.لبدء هذا الإجراء، وإعداد ن-نوع 4H السيليكون كربيد epilayer. باستخدام غسالة بالموجات فوق الصوتية، وغسل العينة مع الأسيتون لمدة خمس دقائق، اتبعها بالماء لمدة خمس دقائق. في وقت لاحق، واستخدام بندقية النيتروجين لإزالة الرطوبة على سطح العينة.بعد ذلك، قم بإعداد مُضرس واحد من حمض الكبريتيك، كلوريد الهيدروجين، كبريتات الصوديوم، هيدروكسيد الصوديوم، أو وزن واحد من حمض الهيدروفلوريك. إعداد محلول مائي لقياسه. ثم صب محلول مائي في خلية الكوارتز.نقل العينة المعدة في الخلية، وتزج في محلول مائي. لإعداد معدات القياس، قم بتشغيل مصدر الطاقة بالليزر النابض 266 نانومتر لإثارة مصدر الضوء. ثم قم بتعيين وضع الليزر في وضع الاستعداد.قم بتوصيل الليزر النبضي والمذبذب بكابل BNC. بدوره على مذبذب وإدخال موجة نبض 100 هيرتز إلى الليزر النابض. وفي وقت لاحق، قم بتوصيل الصمام الضوئي بمنظار المنظار مع كابل BNC لإثارة عملية الاستحواذ.ثم تشغيل الصمام الضوئي. بعد ذلك، ضع نظارات السلامة. تشع أشعة الليزر النبض ووضع الفتحة من دليل موجة الميكروويف على المسار البصري للضوء الليزر في الاتجاه عمودي على الضوء.تثبيت مرآة نصف على المسار البصري بالليزر النابض وتعكس الليزر نبض إلى الصمام الضوئي. بعد ذلك، قم بتشغيل منظار الإشعال وتعيين عتبة الزناد على الجهد الكهربائي الذي يكفي للكشف عن إشارة من الصمام الضوئي. ثم تحقق من تردد الزناد مع منظار وضبطه إذا لزم الأمر.بعد ذلك، قم بتعيين وضع الليزر في وضع الاستعداد. قم بتوصيل الصمام الثنائي الحاجز schottky في دليل موجة الميكروويف للكشف عن الميكروويف المنعك وقناة إدخال إشارة من سكوب مع كابل BNC. المقبل تطبيق 9.5 فولت الجهد التشغيل إلى صمام ثنائي بندقية.ضع خلية الكوارتز على الحامل أمام الفتحة في أقرب وقت ممكن، ثم قم بإصلاحها مع الشريط. لقياس عمر الناقل، قم بتشغيل ذبذبة ضوء الليزر وعصر الضوء على العينة. ضع لوحة نصف موجة ومستقطب ومتر طاقة على المسار البصري.اعصر الليزر النبضي إلى عداد الطاقة. تحقق من شدة الإثارة من الليزر. ثم ضبط زاوية نصف موجة للسيطرة على كثافة الإثارة.بعد ذلك، قم بإزالة عداد الطاقة من المسار البصري. ضبط الوقت ومقاييس الجهد من منظار بحيث يتم عرض إشارة الذروة على منظار. بعد ذلك، ضبط السعة والمرحلة من الميكروويف من خلال موالف E-H.تحقق من منظار المنظار وابحث عن موالف E-H حيث تكون إشارة الذروة في الحد الأقصى. فشل التعديل من الناتج موالف E-H في إشارة فقدت. يجب أن يتم تنفيذ هذه الخطوة بعناية فائقة.الآن، اختراق over tuneings سجلات موالف العائد والقياس غير صحيح. لا يمكن تأكيد فشل توليف في عمليات البيانات. ضبط مقياس الوقت من منظار وتخطيط منحنى الاضمحلال في منطقة القياس على منظار.متوسط الإشارة لعدد عشوائي من المرات لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء. ثم احفظ بيانات القياس كملف إلكتروني إلى محرك ذاكرة. لمعالجة البيانات، قم باستيراد بيانات الإشارة إلى جهاز كمبيوتر شخصي و رسم منحنيات الاضمحلال التي تم الحصول عليها من التجربة كدالة للوقت.حساب متوسط قيمة مستوى الضوضاء الخلفية، وطرحه من إشارة الاضمحلال، ومؤامرة كدالة من الزمن. أوجد قيمة الذروة لإشارة الاضمحلال ثم قسّم إشارة الاضمحلال على قيمة الذروة. هذه المؤامرة يظهر منحنيات الاضمحلال الدقيقة PCD من نوع N-4H كربيد السيليكون في الهواء وفي حلول مائي.تم إشعاع ضوء الإثارة من 266 نانومتر إلى مرحلة السيليكون من كربيد السيليكون 4H في المحاليل مائي. وكان ثابت الوقت من منحنيات الاضمحلال أطول مع العينة مغمورة في المحاليل مائي الحمضية، مما يعني أن الحلول الحمضية الدول السطحية تخميل على مرحلة السيليكون وانخفاض إعادة تركيب سطحية من الناقلات الزائدة. يرجى أن نضع في اعتبارنا هذه الخصائص الحالية عازلة للصوت.مع قياس الموصلية عالية عازلة للصوت، وسوف تكون نقاط القوة إشارة صغيرة. في مثل هذه الحالات، سيتم إعادة تشعب الإشارة. يمكن إجراء قياس درجة الحرارة العالية عن طريق تهب hotware أثناء الضغط على العينة على لوحة ساخنة.من خلال قياس درجة الحرارة العالية، ونحن التكهن خصائص مختلفة 15 الناقل العمر. وقد تم هذا الأسلوب في الملكية في صناعة أشباه الموصلات التقليدية. مع هذا الأسلوب، يمكننا أن نميز 40 أوم نفس المواد موصل وخصائص سطحها التكميلية.الأشعة النبضية خطرة تأكد من استخدام نظارات السلامة وعدم ارتداء الساعات لمنع انعكاس الضوء.

Research

JoVE Journal

Engineering

Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

ميكروويف أنظمة الضوئيات بناء على الرنانون توشوش-معرض واسطة

Microwave photonics systems rely fundamentally on the interaction between microwave and optical signals. These systems are extremely promising for various ...

Measurement of Coherence Decay in GaMnAs Using Femtosecond Four-wave Mixing

The application of femtosecond four-wave mixing to the study of fundamental properties of diluted magnetic semiconductors ((s,p)-d hybridization, ...

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

باستخدام الميكروويف وعينات ترى بالعين المجردة وعازل المواد الصلبة لدراسة خصائص الضوئية من المختلين المواد الضوئية فرق الطاقة

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

Ambient Method for the Production of an Ionically Gated Carbon Nanotube Common Cathode in Tandem Organic Solar Cells

الطريقة المحيطة لإنتاج وIonically عن طريق بوابة الأنابيب الجزيئية الكربونية القطب السالب المشترك جنبا الى جنب في خلايا الشمسية العضوية

A method of fabricating organic photovoltaic (OPV) tandems that requires no vacuum processing is presented. These devices are comprised of two ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

انتقائية المساحة تعديل السيليكون بلل السطح بواسطة الليزر النبضي للأشعة فوق البنفسجية تشعيع في البيئة السائلة

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

كيفية اشعال على الضغط الجوي البلازما الشعلة ميكروويف دون أي اشعال إضافية

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

أنواع جديدة والتوافر الحيوي قياسات البلوتونيوم البيئة عن طريق الإنتشار في أغشية رقيقة

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Quantification of Hydrogen Concentrations in Surface and Interface Layers and Bulk Materials through Depth Profiling with Nuclear Reaction Analysis

الكمي لتركيز الهيدروجين في المياه السطحية واجهة الطبقات والمواد السائبة من خلال التنميط العمق مع تحليل التفاعلات النووية

Nuclear reaction analysis (NRA) via the resonant 1H(15N,&#945;&#947;)12C reaction is a highly effective method of depth profiling that quantitatively and ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

أتمتة وضع قفل في اللاخطية الاستقطاب دوران الألياف الليزر من خلال قياسات الاستقطاب الناتج

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

إعادة التركيب حيوية في الأغشية الرقيقة المواد الضوئية عن طريق وحلها الوقت ميكروويف التوصيل

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...