147880. lajstromszámú szabadalom • Berendezés és eljárás félvezető kristályokban kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére
2 147.880 végrehajtásához különösebb szakértelemre lenne szükség. Találmányunk tárgya berendezés félvezető kristályok, különösen germánium tömbökben keltett kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére a Morton—Haynes-elv szerint, mely jellemezve vr'i egy fényforrással, ezen fényforrás sugarait párhuzamosító, önmagában ismert optikai rendszerrel, egy a fényforrás fényét felváltva más-más helyre juttató fényszaggatóval, kollektorral, valamint e kollektortól különböző távolságokban a germánium lemezre vetíthető két fénycsíkkal, vagy nyalábbal és a kollektorhoz közelebb eső rés nyílását, illetve az azon áthaladó fény intenzitását szabályozó szervvel, fénylekesszel vagy szűrővel stb. A fényforrás lehet wolfram-izzószálas lámpa, vagy izzított platinaszál, esetleg vékony gázkisülőcső valamely állandó spektrális összetételű fényt kibocsátó gáz- vagy gőztöltéssel, pl. cadmium, neon stb. A fényszaggató célszerűen egy különböző távolságokban levő, előnyösen koncentrikus körív alakú, nyílásokkal ellátott tárcsa. A fényszaggató lehet azonban két, egymással párhuzamos, tengely körül forgatható, ferde tükörpár is, melynél a tükörpárok forgáshelyzetének egyidejű megváltoztatásával, vagy azoknak párhuzamos eltolásával a fénysugár időben hol az egyik, hol a másik optikai résbe helyezhető át. Találmányunk tárgyát képezi továbbá egy eljárás is germánium tömbben a kisebbségi töltéshordozók élettartamának mérésére, a fentiekben leírt berendezés bármelyik kiviteli alakja segítségével, mely eljárásra az jellemző, hogy a kollektorcsúcs két oldalán két különböző v\ és r2 távolságban, két geometriailag egyező résképben hol az egyik, hol a másik résen keresztül képezzük le a fényforrás képét, majd egy fényrekesz vagy szűrő segítségével a kollektorhoz közelebb eső résen a • fényintenzitást addig csökkentjük, míg a kollektoron a felváltva kivetített résképekben érkező fény által keltett kisebbségi töltéshordozók következtében fellépő áramimpulzusok amplitúdója megegyezik, mely esetben a diffúziós úthossz könnyen kiszámítható a fényintenzitás csökkentés értékébői. Találmányunkat részletesebben ábráink kapcsán ismertetjük. 1. ábránk a találmányunk szerinti berendezés vázlatos sémája, 2. ábra a fényszaggató azon kiviteli alakja — vázlat formájában ábrázolva —, melynél két párhuzamos ferde tükörpárral történik a fényszaggatás, 3. ábránk a fényszaggató tárcsát ábrázolja. A hivatkozási jelek magyarázata a következő: 10 germánium tömb (elektromos kontaktusban a kollektorral), 10a ohmos kontaktus, 11 kollektor, 12 és 13 optikai rések, 14 fényforrás, 15 optikai lencse rendszer, 16, 17, 18 és 19 ferde elrendezésű tükrök, 20 lényszaggató tárcsa, 21 ív alakú nyílások. A találmányunk szerinti mérési eljárás 1. ábránk szerint a következőképpen történik: az 1. ábrán nem ábrázolt, a 2. ábrán 14 jelzésű fényforrásból jövő fény a 11 kollektor csúcsának két oldalán v\ és r2 távolságban elhelyezett két geometriailag egyenlő résképben, a 12 és 13 optikai réseken képeződik le, mely résképek Valles fentebb idézett cikkében a már említett követelményeknek eleget tesznek. A fényszaggató, melynek egyik kiviteli alakja a 2. ábrán, másik kiviteli alakja a 3. ábrán látható, úgy van kialakítva, hogy a fény egyszer az egyik, másszor a másik résen keresztül jut át a mérendő minta felületére. A 2. ábrán látható elrendezés esetében a 14 fényforrásból, a 15 optikai lencserendszeren áthaladó fénysugár a 16, 17 és a 18, 19 tükörpárok hajlásszögének megváltoztatása segítségével, vagy ezen tükörpárok egyikének vagy másikának önmagával párhuzamosan való eltolása és/vagy forgatása segítségével hol a 11 kollektor baloldalán elhelyezett 12, hol annak jobboldalán elhelyezett 13 résen keresztül jut a 10 germánium tömb felületére. A 3. ábrán a 20 tárcsa forgatása következtében a más-más távolságban elhelyezett, előnyösen koncentrikus körív alakú, 21 nyílásokon keresztül azok elhelyezésének megfelelően hol az egyik, hol a másik résen át jut a fény a mérendő mintára. Ezáltal a 11 kollektor csúcsában lüktető egyenáram keletkezik, mely egy magasabb és egy alacsonyabb impulzusból áll, aszerint, hogy a fény a kollektorhoz közelebbi, vagy attól távolabbi résképre esik. A két impulzus magasságának hányadosa közvetlenül jellemző a mintában a kisebbségi töltéshordozók diffúziós uthosszára. Feltételezzük, hogy a keltett kisebbségi töltéshordozók száma a fényintenzitással arányos. Ebben az esetben azonban a kollektorhoz közelebb fekvő résben a fényintenzitást valamely módon csökkentve (hiteles fényrekesz, szűrő stb.) elérhető olyan állapot, melyben a két impulzus egyforma amplitúdójú. (Megjegyzendő, a rajz áttekinthetőségének érdekében a fényintenzitást csökkentő eszközt, fényrekeszt, vagy szűrőt nem ábrázoltuk.) Ezt az állapotot egy, a szaggatás alapharmonikusára hangolt erősítő segítségével egyszerűen null-indikálás gyanánt tudjuk jelezni, fázisérzékeny detektorral pedig az esetleges eltérés előjele is megállapítható. Ha n és r2 állandó, akkor a fényútba bevitt fényintenzitás-csökkentés mértékéből a diffúziós úthossz könnyen kiszámítható. Az áramot a kollektorcsúcson keresztül a következő egyenlet írja le r függvényében: I (r) = IojHo (j-p. ahol I (r) az áramintenzitás a kollektoron keresztül r kollektorfénycsík távolság esetén, I„ az áramintenzitás a kollektoron keresztül o kollektor fényesík távolság esetén, r kollektor fénycsík távolság, L kisebbségi töltéshordozók átlagos élettartama alatt befutott úgynevezett difuziós úthossz és végül H!0 egy Hankel függvény, j = j/V—1, az imaginárius egység. Legyen a két rés távolsága a kollektorcsúcstól rí és r2 , akkor a két áramimpulzus: rl I(n) = Ion jH»' (j —), illetve I<r2 ) = lor2 jHfl ' (j ~). Tételezzük fel, hogy az I0 áramok a megvilágítással arányosak:
