199021. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és mérési elrendezés félvezető anyagok, különösen egykristály szeletek mély nívóinak nem destruktív úton történő kimutatására
5 HU 199021 B 6 kus impulzusokkal betöltött a mély nívóknál érzékelt tranziens változások jeleit a gerjesztő impulzusok periódusidejével azonos periódusidejű, adott állandó fázishelyzetű szimmetrikus négyszögimpulzusokkal súlyozottan átlagoljuk, minden egyes diszkrét hőmérsékleten a gerjesztő impulzusok frekvenciáját változtatjuk és meghatározzuk az adott jól definiált hőmérséklethez tartozó emissziós időállandót, majd a különböző hőmérsékleten meghatározott emissziós időállandók felhasználásával meghatározzuk a mélynívók jellemzőit. Az eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a mérés során a félvezető szeletet semleges gáz, előnyösen nitrogén atmoszférába helyezzük. Az eljárás egy változatánál a betöltő impulzusokat a szeletre kapcsolt, a záróirányú előfeszitést redukáló feszültségimpulzusokkal létesítjük. Az eljárás egy másik változatánál a betöltő impulzusokat a szelethez vezetett monokramatikus fényimpulzusokkal létesítjük. Ebben az esetben előnyös, ha a mérés idejére a szeletet külső szórt fénytől elzárjuk. Amennyiben .a mély nívókat a szelet több tartományán meg akarjuk ismerni, a mérés során adott szelet laterális helyzetének változtatásával a méréseket megismételjük és a szennyezések laterális eloszlását feltérképezzük. A szelettel kontaktust létrehozó folyékony fémként előnyösen higanyt vagy galliumot használhatunk. Találmányunk tárgya továbbá mérési elrendezés félvezető anyagok, különösen egykristály szeletek mély nívóinak nem destruktív úton történő kimutatására differenciális mélynívó tranziens spektroszkópiával, amelynek a vizsgálandó mintát tartó mintatartója, amely mintatartóban a minta egy mérőkor részét képezi, és a mérőkörhöz gerjesztést létesítő szerv, valamint válaszfüggvényt érzékelő mérőegység csatlakozik és a mérőegység kimenetéhez jelfeldolgozó és kiértékelő egység kapcsolódik. Ezen mérési elrendezésben egy, az összes egységek időzítését meghatározó és működés vezérlő egység is van. A találmány lényege az, hogy a mintatartónak a vizsgálandó szeletet egyik oldalához csatlakozó síkfelületű, villamos- és hőszigetelő anyagú része, valamint a szelet másik oldalával kapcsolódó, jó elektromos-, és hővezető lapja, előnyösen korongja van. A lap, korong másik oldalához egy Peltier elem egyik oldala csatlakozik és a Peltier elem átellenes oldaléhoz egy jó hővezető anyagú üreges tömb kapcsolódik, és a laphoz, koronghoz egy hómérsékletérzékeló, előnyösen termoelem kapcsolódik. A mintatartónak a szelethez csatlakozó felületéhez nyíló és ott előnyösen zárt tartományt meghatározó vályúhoz csatlakozó járatai ezekkel közlekedő, a folyékony fémet befogadó tartálya, előnyösen higany tartálya/! van/nak, továbbá a tömb üregéhez csatlakozó, beállítható hőmérsékletű gázt, előnyösen inert gázt, adagoló szerkezete, valamint zárt burkolata van. A mérési elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a mintatartó átlátszó anyagból van kiképezve, és a vályú által határolt tartományba nyíló további járattal van ellátva, amely vákuumot létesítő egységhez csatlakozik. Ha betöltő impulzusként fényirapulzusokat használunk, akkor előnyös, ha a mintatartóhoz a fényimpulzusokat bevezető üvegszál csatlakozik. A Peltier elem hőmérsékletének beszabályozása szempontjából előnyős, ha a gázadagoló szerkezet folyékony nitrogéntartályt, ebbe merített hőcserélőt, és nitrogén forráshoz csatlakoztatható csonkot tartalmaz. A találmány szerinti megoldást a továbbiakban kiviteli példák kapcsán, a rajz alapján ismertetjük részletesebben. A rajzon az: 1. ábra a találmány szerinti elrendezéshez tartozó szonda vázlatos metszeti képe, a 2. ábra egy jellegzetes tranziens kapacitásváltozás idődiagramja, a 3a-3f diagramok a 2. ábrához hasonló görbék különböző impulzus frekvenciák választása mellett, a 4. ábra a 3. ábrából szerkesztett, az emissziós időállandó meghatározását szemléltető diagram, az 5. ábra több, a 4. ábrához hasonló diagram, melyek mindegyike különböző hőmérséklethez tartozik, és a 6. ábra az 5. ábra diagramjai alapján szerkesztett Arrhenius diagram. Az 1. ábrán vázolt szonda 1 tartóállványa felső lapjához 2 mintatartó van erősítve. A 2 mintatartó aljén két vagy több mélyedés található és ezeknek megfelelő helyen az 1 tartóállványra egy-egy 3 higanytartály van rögzítve. A mélyedés belső tere 4 csöveken keresztül közlekedik a 3 higanytartályok belső terével, A mélyedésekből kis átmérőjű 5, 6 járatok a 2 mintatartó felső felületéhez vezetnek, ahol célszerűen kör alakú és az ábrán nem vázolt vályúba torkollnak. Az így meghatározott terület közepéből a 2 mintatartóban kialakított 7 járat indul ki és ez külső 8 csövön keresztül 9 levegözó szelephez, majd elfordítható 10 vezérlókarba épített szelephez csatlakozik. A 8 cső ezt követően egy a rajzon nem vázolt szivattyúhoz csatlakoztatható. A 2 mintatartó belsejében a két mélyedést 11 cső összeköti, és ez szintén a 9 levegóző szelephez csatlakozik. A 2 mintatartó átlátszó anyagból, előnyösen plexiüvegból készül, és gondosan 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 G0 05 5
