196262. lajstromszámú szabadalom • Eljárás félvezető anyagok és szerkezetek elektromosan aktív szennyezéseinek vizsgálatára és mérési elrendezés az eljárás foganatosítására
1 196 262 2 amelynek vezérló bemenete a négyszögjelgenerátor kimenetéhez csatlakozik. Abból a célból, hogy a félvezető minta nemcsak villamos impulzusokkal legyen gerjeszthetó. a mikrohullámú üreg belső tere legalább olyan mértékben optikailag nyitott kell, hogy legyen, amely lehetővé teszi a gerjesztő sugaraknak a mintához való eljutását. A mérési elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál az impulzusgenerátor illesztő tagon keresztül csatlakozik a félvezető mintához és az ehhez csatlakozó hozzávezetés az üreg belső terében minimalizált hosszú és átmérőjű, a kialakuló mikrohullámú tér viszonyait minimálisan befolyásoló elrendezésben van megvalósítva. Egy további kiviteli alakra jellemző, hogy a mikrohullámú híd egyik ága tartalmaz első csillapítót, ennek kimenetéről táplált cirkulátort, a másik ága tartalmaz második csillapítót, vele sorosan kapcsolt fázistolót, a két ág egymással párhuzamosan van kapcsolva, és az üreg a cirkulátornak a betáplálás! és kimeneti portjai közé eső egyik porthoz csatlakozik, a vele átellenes porthoz pedig ballaszt csatlakozik. A találmány szerinti megoldás használata során az ismert mérési módszertől alapvetően különböző fizikai hatás kihasználása révén nem jelentkeznek azok a korlátozó tényezők, amelyek a mérési lehetőségeket és a mérés körülményeit az ismert megoldásoknál eddig megkötötték. A találmány szerinti eljárást és az annak foganatosítására alkalmas mérési elrendezést a továbbiakban kiviteli példa kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti mérési elrendezés egy előnyös kiviteli alakjának vázlata, a 2. ábra a találmány szerinti eljárási példa eredményét szemléltető diagram. A találmány szerinti mérési elrendezés mikrohullámú része stabilizált 1 mikrohullámú generátort, ennek kimenetéhez csatlakoztatott 2 izolátort, a mikrohullámú teljesítményt vezérelten megszakító 3 kapcsolót, és ennek kimenetéről elágazó mikrohullámú hídkapcsolást tartalmaz, amelynek egyik ága beállítható csillapítású 4a csillapítóból, ennek kimenetéhez kapcsolt 5 cirkulátorból, ennek soron következő kapujához csatlakozó 6 üregből áll, másik ágában a 3 kapcsoló kimenetéhez csatlakoztatott beállítható csillapítású 4b csillapítóból és 7 fázistolóból ál, amelynek kimenete az 5 cirkulátor kimenetével egyesítetten mikrohullámú 8 detektorhoz csatlakozik. A 8 detektor kimeneté 9 erősítőn keresztül egyrészt 10 automatikus frekvenciaszabályozó áramkörön keresztül az 1 mikrohullámú generátor frekvenciaszabályozó bemenetéhez van visszavezetve, másrészt 11 fázisérzékeny erősítő bemenetéhez csatlakozik. A 11 fázisérzékeny erősítő kimenetc 15 jelfeldogozó egységgel és ez pedig 16 számítógéppel van összekapcsolva. A11 fázisérzékeny erősítő szinkronizáló bemenete 14 négyszögjelgenerátor kimenetével kapcsolódik, és a 14 négyszögjelgenerátor egy-egy további kimenete 13 impulzusgenerátor bemenetével, illetve a 3 kapcsoló vezérlő bemenetével kapcsolódik. A 13 impulzusgenerátor impulzuskimenete 12 illesztő tagon keresztül a 6 üreg belsejébe helyezett vizsgált 17 félvezető mintához csatlakozik, amelyet a rajzon diódaként jelöltünk, és ennek egyik elektródja földelt. Az alábbiakban a találmány szerinti eljárás végrehajtását és a mérési elrendezés felhasználási módját ismertetjük. A vizsgálandó 17 félvezető mintát a mikrohullámú 6 üregbe helyezzük, amelynek típusa nem lényeges a találmány szempontjából. A 6 üreg céljára előnyösen 1000—10000 közötti jósági tényezőjű típust lehet használni, például a Bruker Analytische Messtechnik GmbH — Silberstreifen, 7512 Rheinstetten 4-Fo, NSZK TE—102 modusú hasáb rezonátorát, de nyitott rezonátor is alkalmazható. A 6 üreggel szembeni követelmények: nagy jósági tényező, elektromos hozzávezetések megléte, külső optikai vagy más besugárzás bevezethetősége és végül, hogy hőmérséklete szabályozható legyen. A 17 félvezető minta záróirányú előfeszítéséről és periodikus elektromos gerjesztéséről az 50 Q-os 12 illesztő tagon keresztül a 13 impulzusgenerátor gondoskodik. A 13 impulzusgenerátor kialakítható például az AVTECH, Box 5120, Ottawa, Canada cég AVP-AV. típusú impulzusgenerá torából. A 13 impulzusgenerátor a kimenő impulzusokat beállítható feszültségű és polaritású egyensziutre szuperponálva tudja kiadni, ezért alkalmas a 17 félvezető minta záróirányú előfeszítésére, és amennyiben szükséges periodikus rövidzárására vagy nyitóirányba való vezérlésére. Mivel a 17 félvezető minta földfüggetlen kiszerelése nem szükséges, hiszen egyik elektródja földeit, igen rövid kábelek és megfelelő impedancia illesztés révén elérhető, hogy a legrövidebb alkalmazott elektromos geijesztö impulzusok szélessége 100 ps legyen. A 6 üreget tartalmazó mikrohullámú híd sok változatban megépíthető. A példaként! kiviteli alaknál a Bruker cég ER 200 D-SRC EPR spektrométerébe épített 9.6 GHz-es működő hídját használjuk. Az 1 mikrohullámú generátor frekvenciájától függően a híd működési frekvenciája jellegzetesen 1—100 GHz tartományba állítható. A legrövidebb detektálható tranziensek jel időtartamát elsősorban a mikrohullámú 6 üreg QL jósági tényezője korlátozza. A 6 üreg rezonancia sáv szélessége al ol co0 az 1 mikrohullámú generátor frekvenciája Ql a félvezető mintával betöltött 6 üreg jósági tényezője Az (5) kifejezésben a nevezőben szereplő 3-as faktor a 90%-ról 10%-ra való jelesés sávszélességként való definiálásából adódik. Tipikus mikrohullámú üregeknél QL = 1000—10000, így a mérés saját válaszideje x = 1/Af 5 ns vagy ennél hoszszabb. Az összehasonlítható mennyiség kapacitás5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 5
