2.4.Метод вимірювання дифузійної довжини по іч-поглощенію на вільних носіях заряду
Цей метод заснований на тому, що
поглинання ГИК – випромінювання на
зведених носіях заряду пропорційно їх
концентрації. Метод не вимагає контактів
і додатку до зразка електричного поля.
Сутність методу ясна з його спрощеної
схеми, представленої на рис. 2.2
1 – зразок; 2 – джерело світла інтенсивністю Io; - вектор магнітної індукції; - товщина зразка; h – довжина освітленої частини зразка.
Рис. 2.3 Схема методу вимірювання часу життя по фотогальваномагнитному ефекту.
Зразок є прямокутним паралелепіпедом, заздалегідь відполірований і протравлений для зменшення внеску поверхневої рекомбінації. З одного з бічних торців він освітлюється рівномірним потоком фотоактивного білого світла, в результаті інжектуючого дії якого в зразку встановлюється якийсь фіксований розподіл вільних носіїв заряду з концентрацією, що убуває у міру видалення від цього торця. Профіль розподілу концентрації вільних носіїв заряду залежить від значення величини L. Визначення розподілу вільних носіїв заряду здійснюється за допомогою ИК–зонда, переміщуваного уподовж зразка. Синхронно з ИК–зондом переміщається фотоприйомний пристрій, реєструючий прозорість зразка як функцію цього переміщення. По характеру залежності розподілу вільних носіїв заряду уздовж напряму інжектуючого білого світла (в найпростішому випадку – це експоненціальна залежність) визначається значення L.
Як ИЧ–зонд краще всього використовувати промінь лазера з довжиною хвилі 3,39 або 10 мкм.
Цей метод, як і метод рухомого світлового зонда, придатний для вимірювання достатньо великих довжин дифузії.
2.5.Метод фотогальваномагнітного ефекту
Фотомагнітний ефект (ФГМ) відкритий Кикоїним і Носковим в 1934 р. Він є аналогом гальваномагнитного ефекту Холу. Виникнення ФГМ–ефекту ясно з рис.2.3. При освітленні зразка фотоактивним світлом в ньому виникає градієнт концентрації і, відповідний йому, дифузійний потік надмірних носіїв заряду (на рисунку він направлений зверху вниз і перпендикулярний поверхні
1 – зразок; 2 – джерело світла інтенсивністю Io; - вектор магнітної індукції; l- товщина зразка; h – довжина освітленої частини зразка.
Рис. 2.3 Схема методу вимірювання часу життя по фотогальваномагнітному ефекту.
зразка). Характер просторового розподілу цих носіїв заряду визначається величиною L. При накладенні магнітного поля перпендикулярно напряму цього потоку (вектор магнітної індукції ) в результаті дії сили Лоренца між торцевими контактами, що знаходяться на відстані h (тобто в напрямі одночасно перпендикулярному і світлу, і вектору магнітної індукції), виникне ЕРС фотогальваномагнітного ефекту U фгм.
Величина цієї ЕРС залежить від інтенсивності світла, величини магнітного поля, геометричних розмірів зразка і довжини дифузії носіїв заряду. У відсутність помітної поверхневої рекомбінації вираз ЕРС фотогальваномагнітного ефекту для зразка, в якому переважають донорні домішки, виглядає таким чином:
U фгм
= Io h B
(2.5)
де
– Io – інтенсивність інжектуючого
світла; n – концентрація електронів; В
– магнітна індукція; l - товщина зразка;
h – довжина освітленої частини зразка
або відстань між зондами;
і
- рухливості електронів і дірок, Lp –
шукане значення довжини дифузії дірок
в напівпровіднику n–типа провідності.
В даному варіанті методу величина ФГМ–ефекту не залежить від наявності рівнів прилипання, оскільки що знаходяться на цих рівнях носії заряду не беруть участь у формуванні дифузійного потоку і не вносять ніякого внеску в результат вимірювань. Метод дозволяє виміряти дуже малі значення , аж до наносекунд.
Часто використовують інший варіант ФГМ–методу, коли Uфгм компенсують напругою фотопровідності, що виникає при пропусканні постійного струму (Ik) через зразок. Тоді немає необхідності виміряти Io (що звичайно супроводиться великою погрішністю), і формула розрахунку довжини дифузії спрощується:
(2.6)
де Dp – коефіцієнт дифузії дірок, а R – опір, включений послідовно із зразком. Проте, в компенсаційному варіанті метод стає чутливим до рівнів прилипання.
Метод ФГМ застосовують для вимірювання малих часів життя в германії і деяких з'єднаннях типу А3 В5.