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

Dette arbejde blev støttet af Nagoya-Institute of Technology, Japan.

1. forberedelse af prøven
<ol><li>Forberede en n-type 4H-SiC epilayer (Tabel af materialer).</li>
	<li>Vaske stikprøven med acetone og derefter med vand, hver i 5 min, ved hjælp af en</li>
	<li>Ultrasonic vaskemaskine.</li>
	<li>Bruge en nitrogen pistol til at fjerne fugt på prøveoverfladen.</li>
</ol>2. forberedelse af vandige opløsninger
<ol><li>Forberede 1 M hver af H2så4, HCl, Na2SO4, NaOH eller HF på 1 wt % koncentration. Vælg og forberede en vandig opløsning måles.</li>
	<li>Forberede en kvarts celle med 5 mm (længde) x 20 mm (bredde) x 40 mm (højde) dimensioner og så hæld den vandige opløsning til det. Sætte den forbehandlede prøve ind i cellen og derefter nedsænke det i den vandige opløsning. Bemærk: mindst 4 mL af den vandige opløsning i cellen kvarts er nødvendig for at prøve at være nedsænket helt. Når du ændrer opløsningen, rengøring behandle prøve med ultralyd ved hjælp af acetone og rent vand.</li>
</ol>3. forberedelse af måleapparaturet
<ol><li>Tænd strømforsyningen af 266-nm pulserende laser til at ophidse lyskilden. Bagefter, indstille tilstanden laser på standby.</li>
	<li>Tilslut den pulserende laser og en oscillator gennem en bajonet Neill-Concelman (BNC) kabel. Tænd oscillatoren og input en 100 Hz puls bølge til den pulserende laser.</li>
	<li>Tilslut en fotodiode for trigger erhvervelse gennem en trigger indgangskanal af oscilloskop med et BNC-kablet.</li>
	<li>Tænd strømforsyningen af en fotodiode.</li>
	<li>Bestråle den pulserende laser og placere blænde af mikrobølgeovn bølgeleder på den optiske bane af laserlys i retning vinkelret på lyset. Forsigtig: I forbindelse med sidstnævnte, bør eksperimentatoren bære sikkerhedsbriller under laser bestråling.</li>
	<li>Installere en halv-spejl på den optiske transmissionslængde af pulserende laser, som vist i figur 1, og afspejler den pulserende laser til en fotodiode.</li>
	<li>Drej på oscilloskopet og derefter indstille dens udløse tærsklen til en spænding, der er tilstrækkeligt til at signal fra en fotodiode. Bemærk: Værdien for tærskel kan indstilles mindre end toppen af trigger signal. Når en utilsigtet reflekterede lys ind en fotodiode, viser oscilloskopet en frekvens, der adskiller sig væsentligt fra den pulserende laser frekvens. I dette tilfælde, skal du gentage trin 3.6.</li>
	<li>Tjek udløser frekvens med et oscilloskop og tune oscillatoren præcis.</li>
	<li>Sætte laser tilstand på standby.</li>
	<li>Tilslut en Schottky barriere diode i en mikrobølgeovn bølgeleder for afspejles mikrobølgeovn påvisning og signal input kommunikationskanal oscilloskop, gennem et BNC-kablet.</li>
	<li>Anvende en 9,5 V driftsspænding til en Gunn diode.</li>
	<li>Placere cellen kvarts (trin 2.2) på stå foran blænde så tæt som muligt. Lave med tape.</li>
</ol>4. måling og lagring af data
<ol><li>Tænd den laser lys svingning og bestråle lys til prøven.</li>
	<li>Placer en halv-waveplate (λ/2), en polarisator og en energimåler på den optiske transmissionslængde (figur 1).</li>
	<li>Bestråle den pulserende laser til wattmeteret, som vist i figur 1. Kontrollere excitation intensiteten af laser.</li>
	<li>Justere ryglænets λ/2 for kontrol af excitation intensitet. Bemærk: λ/2 ændrer retningen polarisering af laserlys, mens polarisator sender kun én lys polarisering retning, gennem hvilke excitation intensiteten styres. Injiceres photon tætheder er sat til 8 x 1013 cm−2 og til 266-nm laser, excitation carrier tæthed i 4 H-SiC er 4,5 x 1017 cm−3.</li>
	<li>Fjerne wattmeteret fra den optiske transmissionslængde.</li>
	<li>Justere den tid/div og V/div af oscilloskopet, så peak signal vises på oscilloskopet.</li>
	<li>Justere amplitude og fase af mikrobølgeovn gennem en E-H tuner. Kontrollere oscilloskopet og søge efter E-H tuner hvor peak signal er maximalt. Mislykkedes justering af E-H tuner resulterer i tab af signal, som afbilledet i figur 2. Bemærk: En forstærker bruges til at styrke tænderne signal i tilstrækkeligt store signal i forhold til baggrundsstøj, eller når det ikke bemærkes, selv efter justering E-T-tuner. Forstærkeren er placeret mellem Schottky barriere diode og signal input kanal af oscilloskop med et BNC-kablet, som illustreret i figur 1.</li>
	<li>Gentag trin 4.6 og 4.7 at fuldføre tuning.</li>
	<li>Justere tid/div af oscilloskopet og skitsere et henfald kurve i området måling på oscilloskopet.</li>
	<li>Gennemsnit signal til et vilkårligt antal gange at forbedre signal-støj-forhold.</li>
	<li>Gemme måledata som en elektronisk fil til en hukommelse og derefter fjerne det fra oscilloskopet.</li>
</ol>5. databehandling
<ol><li>Importdata signal til en personlig computer.</li>
	<li>Plot henfald kurver fremstillet af eksperimentet som funktion af tiden.</li>
	<li>Beregner den gennemsnitlige værdi af baggrund støjniveauet, trække det fra henfald signal, og afbilde det som funktion af tiden.</li>
	<li>Find spidsværdien af henfald signalet er fremstillet i trin 5.3 og derefter dividere henfald signal med spidsværdien.</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>

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

I protokollen μ-PCD er skridt 4.7 det vigtigste punkt. E-T-tuner blev indarbejdet med en bevægelig kortslutning i E og H fly, henholdsvis. Således flytte kortslutning af E-tuner eller H tuner ændrer amplitude og fase af afspejles mikrobølgeovn og maksimerer signal amplituden. Tuning har stor indflydelse på bølgeform af henfald kurven og skal udføres nøje. I tilfælde af en svag signalstyrke hvor tuning kan være vanskeligt, kan der anvendes et par snese tuning gennemsnit. For mislykkedes, tuning, er μ-PCD henfald kurver ikke observerbare; kun støj signalet på et oscilloskop er observeret. Figur 2 viser oscilloskop bølgeform i et sådant tilfælde.
Det er nemt at måle meget resistive prøver, som der er ingen nedre ledningsevne grænse. Når prøven resistivitet er lav, eller når prøven er tyk, er huden virkning af mikrobølgeovnen ikke ubetydelig. Afstand indtil den elektriske felt intensiteten af mikrobølgeovnen bliver 1/e gange omtales som huden dybde <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq11.jpg"> </img>, som er udtrykt ved ligningen 9:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq12.jpg">(9)
hvor ω er kantede hyppigheden af mikrobølgeovnen, og ε, Rhoog μ repræsenterer prøven dielektricitetskonstant, resistivitet og permeabilitet, henholdsvis. Si og SiC var omtrentlige δ værdier til 10 GHz mikrobølgeovn 9 mm på 50 Ω∙cm, 2 mm på 10 Ω∙cm, 500 μm i 1 Ω∙cm og 150 μm på 0,1 Ω∙cm. Derfor, mister målinger for prøver med typiske lagtykkelser (flere hundrede micron) på mindre end 0,1 Ω∙cm δ nøjagtighed. På den anden side, er mikroovn og optisk stråling hændelse fra modsat af wafer i denne protokol. En ubetydelig huden virkning angiver bedre mikroovn og optisk stråling fra samme side.
Nedre grænser afhænger resistivitet og tykkelse som følge af dets interaktion med mikrobølgeovn. For meget resistive prøver er de typiske lavere grænser for de overskydende luftfartsselskaber på rækkefølgen 1012 cm−3. På den anden side skal elektron-hul spredning betragtes på overskydende luftfartsselskaber større end 1016 cm−3, som beskrevet i ref. 13.
Μ-PCD henfald kurver blev blid på høj excitation tæthed på grund af unproportionality af mikrobølgeovn refleksionsevne til overskydende carrier koncentration at ligning (3) ville miste sin gyldighed13,25,26 og τ1/e ville være overvurderet. Figur 8 viser μ-PCD henfald kurven af en kemisk mekaniske polering overfladebehandling n-type 4 H-SiC med excitation i Si-ansigtet af 266 nm under høj excitation intensitet.
Derudover afhænger tidsopløsning af udførelsen af måling apparater såsom en magnetisering kilde, et oscilloskop og en forstærker. For eksempel, i denne undersøgelse, apparatet bestod af en pulserende laser med pulse bredde på 1 ns som magnetisering kilde og et oscilloskop at have et frekvensbånd på 500 MHz. Derfor den mindste målelige levetid blev anslået til 2 ns.
Som tidligere nævnt, er μ-PCD meget nyttigt for karakterisering af halvledere som Si. Ikke desto mindre, dens anvendelse kan udvides til andre materialer, for eksempel i photoactive materialer herunder TiO227,28,29,30.
Endvidere, bortset fra μ-PCD, TR-PL2 og TR-FCA introduceret på de tidligere afsnit er de andre to carrier levetid måling teknikker. TR-PL bemærker tidsændring af fotoluminescens forårsaget af carrier rekombination mens TR-FCA bemærker tid ændre af sonden lys absorption4. Frit fragtfører absorption opstår især, når lys med energi mindre end band gap er bestrålet under carrier excitation3. Ikke desto mindre i forhold til disse to, μ-PCD direkte bemærker elektriske ledningsevne af mikrobølgeovn og har en høj overfladeruhed og signal følsomhed, hvilket gør det den mere ideel metode til carrier levetid måling for semiconductor enhed applikationer.

Overskydende luftfartsselskaber i halvledere er optisk glade ved injektion af fotoner med energi større end forskellen mellem varmeledning og valence bandene. Ophidset overskydende luftfartsselskaber, derefter forsvinde ved en elektron-hul rekombination inden for en tid konstant kendt som carrier levetid, som i høj grad påvirker udførelsen af halvlederkomponenter under drift. Som en af de vigtige parametre for halvlederudstyr og materialer, carrier levetid er meget følsomme over for tilstedeværelsen af defekter i disse materialer, og yderligere kræver en praktisk metode til evaluering. J. Warman og M. Kunst udviklet en forbigående teknik de opkaldt tiden løst mikrobølgeovn ledningsevne (TRMC), der omfatter mikrobølgeovn absorption at følge afgift carrier dynamics i halvledere1. Andre forskere har foreslået den forbigående foto ledningsevne (TPC), ellers kendt som mikroovn photoconductivity henfald (μ-PCD), der er almindeligt vedtaget materielle kvalifikation teknik i halvleder industrier på grund af dens noncontact og ikke-destruktiv målinger af carrier levetid. Især for siliciumcarbid (SiC), tre vigtigste teknikker er gældende: µ-PCD, tiden løst fotoluminescens (TR-PL), og tiden løst frit fragtfører absorption (TR-FCA)2,3,4,5 ,6,7. Blandt disse teknikker er µ-PCD den mest udbredte ansat, fordi i forhold til to andre, som det udviser overfladeruhed ufølsomhed (dvs. målbare for ethvert givet forskellige overflade ruhed8,9,10 ) og højt signal følsomhed for glade luftfartsselskaber (dvs., bruger en optimal mikrobølgeovn komponent). I almindelighed, har µ-PCD været foretrukne luftfartsselskab levetid måling i SiC og andre halvleder materialer2,5,6,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19.
Måling protokol og princippet om μ-PCD1,20,21 er detaljeret her. I princippet bruger det en afspejles mikrobølgeovn som en sonde. Her, svarer mikrobølgeovn reflektionsgrad af en stikprøve Rasmussen(σ) til forholdet mellem afspejles mikrobølgeovn intensitet Pedersen(σ) og hændelsen mikrobølgeovn intensitet Pederseni som udtrykt ved ligningen 1:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq1.jpg">(1)
Ved bestråling af en pulse laser, ledningsevne af en stikprøve σ ændres til σ + Δσ; ligeledes, R (σ) forvandler til R(σ + Δσ). Derfor Δf er givet ved ligning 2:
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq2.jpg">(2)
I en undertrykkelse af netbårne (lille Δσ) tilnærmelse, er R(σ + Δσ) udviklet i Taylor serie til udbytte
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq3.jpg">(3)
mens Δσ bliver
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq4.jpg">, (4).
hvor q er den elementære afgift, μp er hul mobilitet, μn er electron mobilitet og Δp er den overskydende carrier koncentration. Fra de foregående ligninger,<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq5.jpg">ΔRasmussen og Δp er forbundet med
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq6.jpg">. (5)
Afhængighed af mikrobølgeovn Reflektionsgraden på overskydende carrier koncentration giver μ-PCD at observere tid henfaldet af overskydende luftfartsselskaber, som vi kan bruge til at vurdere carrier levetid af halvledermaterialer.

<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

Dette arbejde præsenterer en protokol beskæftiger mikroovn photoconductivity henfald (μ-PCD) til måling af carrier levetid i halvledermaterialer, især SiC. I princippet, overskydende luftfartsselskaber i halvleder genereret via excitation kombinere med tid, og derefter vende tilbage til tilstanden ligevægt. Konstanten tid af denne rekombination er kendt som carrier levetid, en vigtig parameter i halvledermaterialer og udstyr, der kræver en noncontact og ikke-destruktiv måling ideelt opnåede af μ-PCD. Under bestråling af en prøve afspejles en del af mikrobølgeovnen af halvleder prøven. Mikrobølgeovn Reflektionsgraden afhænger prøve ledningsevne, som er tilskrevet luftfartsselskaberne. Derfor kan tid henfald af overskydende luftfartsselskaber observeres gennem påvisning af afspejles mikrobølgeovn intensitet, hvis tænderne kurve kan analyseres for vurdering af luftfartsselskabet levetid. Resultaterne bekræfter egnetheden af μ-PCD-protokollen i at måle luftfartsselskab levetiden i halvledermaterialer og udstyr.

Figur 1 viser et skematisk diagram over μ-PCD apparatet består af en 10 GHz mikrobølgeovn frekvens, X waveguide band og en rektangulær bølgeleder. Mikroovnen var fokuseret af dobbelt ridge bølgeleder og bestrålet på prøve. Gunn diode udgangseffekt var 50 mW og fase støj var næsten-80 dBc/Hz.
Figur 3 viser μ-PCD henfald kurven af en 100 μm tykt n-type 4 H-SiC prøve spændt på Si-ansigt af 266 nm i luften; Μ-PCD signal (V) skaleret logaritmisk var den afhængige variabel og tid (μs) var den uafhængige variabel. Signal spænding højdepunkt var ca 0.046 V forud for forstærkning. Den observerede spænding af komponenten jævnstrøm (DC), afspejles mikrobølgeovn fra oscilloskop DC-tilstand var i øvrigt af flere volt. Rekombination af overskydende luftfartsselskaber udviklet sig med tiden, den prøve ledningsevne og mikroovn Reflektionsgraden faldt.
Figur 4 viser den normaliserede μ-PCD henfald kurve i figur 3. Normalisering muliggør sammenligning af tid konstanter med forskellige maksimale støtteintensiteter. Typisk udføres carrier levetid skøn baseret på tænderne kurve med 1/e levetid τ1/e parameter, der angiver den tid, der er brugt for at få signal intensitet falder fra toppen til 1/e (~ 0.368). Bemærk at µ-PCD henfald ikke var en enkelt eksponentiel og τ1/e var påvirket af både bulk og overflade rekombination. Dog nødvendiggjorde sammenligne tid konstanten prøver at have forskellig tykkelse eller overfladetilstand en reference-parameter. Brug af τ1/e var praktisk givet det god signal-støj-forholdet på den indledende del af henfald kurve og enkelheden i data analysen. At karakterisere µ-PCD signal, halv tid liv, I40/jegmax, og kD konstant også vedtaget sådanne parametre22,23,24. Faktisk τ1/e blev vedtaget i SEMI-standarden: SEMI MF 15358 som standard for carrier levetid måling af Si. For at tænderne kurve i figur 4var τ1/e ca 0,34 μs.
I figur 5, kvarts celle, der indeholder den vandige opløsning og med prøve på sin væg, blev placeret på stå foran blænde11. Hver intensiteten af bestrålede mikrobølgeovnen og den reflekterede mikroovn fra prøven samt μ-PCD signal / støj-forhold, var afhængig af afstanden mellem prøven og blænde, som ideelt set bør være så tæt som muligt. I selve målingen var afstanden opnåede så tæt som muligt; måling ved hjælp af cellen kvarts givet en afstand af 0,5 mm, som var af den samme som tykkelsen af celle kvartsglas.
Figur 6 viser μ-PCD henfald kurver af n-type 4 H-SiC i luften og i vandige opløsninger. En lys excitation af 266 nm var bestrålet til Si-ansigt af 4H-SiC. Vandige opløsninger anvendes havde koncentrationer, som nævnt tidligere, som følger: 1 M H2SO4, HCl, Na2SO4, eller NaOH eller 1 wt % af HF. Konstanten tid henfald kurver var længere med prøven nedsænket i de sure vandige opløsninger (dvs. H2SO4, HCl eller HF), indebærer, at sure opløsninger passivated overflade stater på Si-ansigt og reduceret overflade rekombination af de overskydende luftfartsselskaber.
Figur 7 viser pH afhængighed af τ1/e af n-type 4 H-SiC prøven spændt på Si-ansigt på 266 nm lys. PH blev beregnet ud fra de molære koncentrationer af H2så4, HCl og NaOH. Dette tal er angivet luftfartsselskab levetid afhængigheden pH vandige opløsninger; Derfor ville lavere pH have flere effekter på carrier levetid.
Overflade rekombination hastighed S var beregnet til at reproducere τ1/e prøverne. Modellens henfald af overskydende luftfartsselskaber er blevet rapporteret i refs. 2 og 3. For at få den overskydende carrier koncentration Dn(x, t), blev følgende kontinuitet ligning løst. Her, blev Dn(x, t) defineret som en funktion af tiden t og dybde x i en halvleder lag; således,
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq7.jpg">, (6).
hvor τB er bulk levetid af Shockley – Læs-Hall (SRH) rekombination, Det er ambipolar diffusion koefficient, B er stråling rekombination koefficient og C er snegl rekombination koefficient.
På de glade og andre overflader, blev randbetingelser givet ved ligning 7:
<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq8.jpg">og <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq9.jpg"> (7)
hvor S0 og SW betegne overflade rekombination hastigheden af den glade og andre overflader, henholdsvis, og W er lagtykkelse.
Desuden, den indledende overskydende carrier koncentration profil ved lys puls belysning kunne udtrykkes ved hjælp af ligningen 8:
<img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59007/59007eq10.jpg">(8)
hvor g0 er carrier koncentration ved x = 0 og en er værdi af absorptionskoefficienten.
Løse ligningen 6 ved at ansætte randbetingelser ligning 7 og ligning 8 leveres overskydende carrier henfald kurver oprindelige tilstand. I processen, S blev anslået ved at sammenligne τ1/e opnået ved eksperimenterne og fra den beregnede henfald kurver. Mindste kvadraters montering minimeret fejl mellem den eksperimentelle τ1/e i alle betingelserne og de beregnede τ1/e med parametre S0, Sw, og τB.
Afbilledet i ligning 6 carrier rekombination er summen af forskellige henfald komponenter, nemlig overflade, SRH, radiative, og sneglen recombinations, de sidste to har bemærkelsesværdig høj carrier tæthed. På den anden side afhænger SRH rekombination af punkt defekter og forskydninger i hovedparten af halvledermateriale, der danner energiniveauer i halvleder band gap. Energi-niveauer fungerer som springbræt for carrier overgangen mellem varmeledning og valence bandene.
m-PCD også viser nonlinearity på en høj injektion tilstand, og overvurderer carrier levetid13,25,26. Figur 8 viser den målte m-PCD under en høj excitation tilstand. Bemærk at henfald kurven for en injiceret photon tæthed af 1015 cm−2 blev mere gradvis sammenlignes for photon tæthed af 1014 cm−2, på grund af mikrobølgeovn nonlinearity. Derudover blev måling eksempler vist i figur 3, figur 4, og figur 6 fremstillet for en injiceret photon tæthed af 8 x 1013 cm−2 resulterende i ubetydelige mikrobølgeovn nonlinearity og snegl og radiative recombinations men dominerende SRH og overflade recombinations.
Figur 6 kan træffes for at eksemplificere henfald kurve beregninger til n-type 4 H-SiC Si-ansigt ophidset af 266 nm lys, ved at henvise til de stiplede linjer, hvor τB = 3 μs og S for Si-ansigt SSi = 200 cm/s eller 700 cm/s . For både SSi indstillinger, eksperimentelle henfald kurven målt i neutral pH (luft, 1 M Na2så4) og i den sure betingelse (1 M H2SO4) henholdsvis var godt gengivet, hvilket betød at S Si til n-type 4 H-SiC signiﬁcantly reduceret fra 700 cm/s til 200 cm/s i sure vandige opløsninger som brint passivated overflade staterne på Si-ansigt.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig1.jpg"> Figur 1: skematisk diagram over enhedens μ-PCD. En del af laserlys er afspejlet i halv-refleksion spejlet. Den reflekterede laser er opdaget af en fotodiode, og et signal, der kommer fra fotodiode bruges som en udløser til oscilloskopet. En mikrobølgeovn er genereret fra Gunn diode i retningen bøjet af cirkulationspumpe; derefter, en mikrobølgeovn går gennem blænde og irradiates prøven. Det afspejles mikrobølgeovn fra prøven kommer tilbage til blænde og ind i kredsløb, hvor den er opdaget af Schottky barriere diode. Endelig, det signal, der kommer fra Schottky barriere diode er observeret af oscilloskopet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig2.jpg"> Figur 2: den Μ-PCD signal for en mislykket tuning af E-H tuner. Ingen målbar peak er observeret for en mislykket tuning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig3.jpg"> Figur 3: μ-PCD henfald kurven for n-type 4H-SiC prøven med excitation i Si-ansigtet af 266 nm i luften. Den pulserende laser er bestrålet på tid = 0 s som signal intensitet er på maksimalt. Dette tal er blevet ændret fra Ichikawa et al.11 med tilladelser. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig3large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig4.jpg"> Figur 4: normaliseret μ-PCD henfald kurven for n-type 4H-SiC prøven med excitation i Si-ansigtet af 266 nm i luften. Den maksimale værdi af henfald kurve i figur 2 er normaliseret til enhed. Værdien af den stiplede linje er 1/e, og τ1/e er ca 0,34 μs som afbildet. Dette tal er blevet ændret fra Ichikawa et al.11 med tilladelser. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig4large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig5.jpg"> Figur 5: billedet af μ-PCD måling i en vandig opløsning i en celle, kvarts. Quartz celle er placeret på stå foran blænde tillade μ-PCD henfald kurve måling i en vandig opløsning. Dimensionen celle er 5 mm x 20 mm x 40 mm (længde x bredde x højde). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig5large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig6.jpg"> Figur 6: normaliseret og beregnet μ-PCD henfald kurver for n-type 4H-SiC prøven med excitation i Si-ansigtet af 266 nm, i luften og vandige opløsninger. Solid linjer repræsenterer μ-PCD eksperimentelle resultat kurver for de vandige opløsninger af H2O, H2så4, HCL, Na2SO4, NaOH eller HF. De stiplede linjer er beregnede kurver med bulk carrier levetid i epilayers, τB = 3 μs, og overfladen rekombination hastighed for Si-ansigt, SSi = 200 cm/s eller 700 cm/s. Dette tal er blevet ændret fra Ichikawa et al.11 med tilladelser. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig6large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig7.jpg"> Figur 7: pH afhængighed af τ1/e for n-type 4 H-SiC prøve med excitation i Si-ansigtet af 266 nm. Carrier levetid stiger pH i vandig opløsning falder. Dette resultat angiver, at lavere pH vil have flere effekter på carrier levetid. Dette tal er blevet ændret fra Ichikawa et al.11 med tilladelser. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig7large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59007/59007fig8.jpg"> Figur 8: Μ-PCD henfald kurven for n-type 4H-SiC med excitation af injicerede photon tæthed af 1014 eller 1015 cm−2 på Si-ansigt af 266 nm. Måling med høj excitation på photon tæthed af 1015 cm−2 gør en mere gradvis henfald kurve end med lavere foton tæthed på grund af nonlinearity af mikrobølgeovn refleksionsevne. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59007/59007fig8large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</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

Som en af de vigtige fysiske parametre i halvledere måles carrier levetid heri via en protokol, der anvender metoden mikroovn photoconductivity henfald.

Carrier levetid målinger i halvledere gennem metoden mikroovn Photoconductivity henfald

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

Carrier levetid er en vigtig parameter for halvleder bølge analyse og materialer. Vi har brug for en fælles metode til afvigelse af luftfartsselskabets levetid. Her introducerer vi mikrofotoledningsevne henfald såkaldt mikro-PCD.mikro-PCD er almindeligt forældet mikro-PCD er almindeligt forældet, fordi det er lang adfærd og lang forstyrrende metode. En anden fordel ved denne metode er ufølsomhed, som følger aberration af materialer af eventuelle strukturer. Demonstration af proceduren vil være Takato Asada, en studerende fra mit laboratorium.For at begynde denne procedure, forberede en n-type 4H silicium hårdmetal epilayer. Ved hjælp af en ultralydsrenser vaskes prøven med acetone i fem minutter, følg med vand i fem minutter. Brug derefter en nitrogenpistol til at fjerne fugt på prøveoverfladen.Dernæst forberede en kindtand af svovlsyre, hydrogenchlorid, natriumsulfat, natriumhydroxid, eller en vægt procent af flussyre. Forbered en vandig opløsning, der skal måles. Hæld derefter den vandige opløsning i en kvartscelle.Den forberedte prøve overføres til cellen, og den nedsænkes i den vandige opløsning. For at forberede måleudstyret skal du tænde for strømforsyningen af de 266 nanometer, pulserende laser, for at ophidse lyskilden. Indstil derefter lasertilstanden på standby.Tilslut den pulserende laser og en oscillator med et BNC-kabel. Tænd for oscillatoren og indtast en 100 hertz pulsbølge til den pulserende laser. Derefter skal du tilslutte en fotodiode til oscilloskopet med BNC-kablet for at udløse købet.Tænd derefter for fotodioden. Tag derefter sikkerhedsbrillerne på. Bestråling pulslaseren, og placer mikrobølgeguidens blænde på laserlysets optiske bane i retning vinkelret på lyset.Installer et halvt spejl på den optiske sti af den pulserende laser og afspejler puls laser til fotodiode. Tænd derefter for oscilloskopet og sæt aftrækstærsklen på en spænding, der er tilstrækkelig til at registrere signal fra fotodioden. Kontroller derefter udløserfrekvensen med et oscilloskop, og finjuster den, hvis det er nødvendigt.Derefter skal du indstille lasertilstanden på standby. Tilslut en schottky barrierediode i en mikrobølgebølgeguide til reflekteret mikrobølgedetektering og en signalindgangskanal til oscilloskopet med et BNC-kabel. Næste anvende en 9,5 volt driftsspænding til en pistol diode.Placer kvartscellen på stativet foran blænden så tæt som muligt og fastgør med tape. For at måle bærerens levetid tændes laserlysoscillationen, og lyset skal udstråles til prøven. Placer en halvbølgeplade, en polarisator og en effektmåler på den optiske bane.Udstråle pulslaseren til effektmåleren. Kontroller laserens excitationsintensitet. Juster derefter halvbølgevinklen for styringen af excitationsintensiteten.Fjern derefter effektmåleren fra den optiske sti. Juster svingoskopets tids- og spændingsskalaer, så topsignalet vises på oscilloskopet. Juster derefter mikrobølgeovnens amplitude og fase gennem en E-H-tuner.Kontroller oscilloskopet, og se efter E-H-tuneren, hvor topsignalet er på maksimum. Fejljustering af E-H-tuneren resulterer i, at signalet går tabt. Dette trin bør udføres mest omhyggeligt.Nu, kompromitteret overtunings udbytte tuner optegnelser og forkert måling. Indstillingsfejl kan ikke bekræftes i dataprocesserne. Juster oscilloskopets tidsskala og tegn en henfaldskurve i måleområdet på oscilloskopet.Gennemsnitligt signal for et vilkårligt antal gange for at forbedre signal-støj-forholdet. Gem derefter måledataene som en elektronisk fil på et hukommelsesdrev. For at behandle dataene skal du importere signaldataene til en personlig computer og afbilde de henfaldskurver, der er opnået fra eksperimentet, som en funktion af tiden.Beregn den gennemsnitlige værdi af baggrundsstøjniveau, træk det fra henfaldssignalet, og plot det som en funktion af tid. Find topværdien af henfaldssignalet, og opdel derefter henfaldssignalet med topværdien. Dette plot viser mikro-PCD henfald kurver af n-type 4H siliciumcarbid i luften og i vandige løsninger.Et excitationslys på 266 nanometer blev bestrålet til siliciumfasen af 4H siliciumcarbid i vandige opløsninger. Tidskonstanten for henfaldskurverne var længere med prøven nedsænket i de sure vandige opløsninger, hvilket indebærer, at sure opløsninger passiverede overfladestater på siliciumfasen og reduceret overfladerekombination af de overskydende bærere. Vær opmærksom på disse aktuelle egenskaber er lydisolerede.Med en måling af høj ledningsevne lydisoleret, vil signalet styrker være små. I sådanne tilfælde vil bifurcation af signal blive nedgraderet. Måling af høj temperatur kan udføres ved at blæse hotware, mens du trykker på prøven på varmepladen.Gennem målingen med høj temperatur spekulerer vi egenskaber af forskellig levetid på 15 bærere. Denne metode har været i proprietære i konventionelle halvlederindustrien. Med denne metode kan vi karakterisere 40 ohm samme ledende materialer og deres overflade egenskaber komplementære.De pulserende stråler er farlige. Sørg for at bruge sikkerhedsbriller og ikke bære ure for at forhindre lys refleksion.

Research

JoVE Journal

Engineering

Microwave Photonics Systems Based on Whispering-gallery-mode Resonators

Mikroovn Photonics Systems Baseret på Whispering-galleri-mode Resonators

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

Hjælp af mikrobølger og Makroskopiske Prøver af dielektriske Tørstof at studere den fotoniske egenskaber Disordered Fotoniske Bandgap Materialer

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

Ambient fremgangsmåde til fremstilling af et ionisk Gated kulstof nanorør fælles katode i Tandem organiske solceller

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

Selektiv Area Ændring af Silicon overfladebefugtelighed af Pulsed UV laser Bestråling i Liquid Miljø

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

Sådan Ignite en Atmosfærisk tryk Mikroovn Plasma Torch uden yderligere Tændrørene

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

Artsdannelse og biotilgængelighed Målinger af Environmental Plutonium Brug Diffusion i Thin Films

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

Kvantificering af Hydrogen Koncentrationer i Surface og Interface-Lag og Bulk Materials gennem Dybde Profilering med kernereaktion Analysis

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

Automatisering af Mode Locking i en ikke-lineær polarisering Rotation Fiber Laser via Output polarisationsmålinger

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

Rekombination Dynamics i Thin-film fotovoltaiske materialer via Time-løst Microwave Ledningsevne

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