Перечень вопросов к экзамену по всему курсу

Метод	Измеряемые величины	Описание	Особенности	+/-
Четырехзондовый метод	Удельное сопротивление	Измеряем падение напряжения V23	Образец правильной формы, конечность, проводимость/непроводимость основания и расположение зондов учитывается в F.	Источники ошибок: - размер образца - инжекция неосновных носителей - нагрев током - случайные изменения расстояния между зондами - поверхностный ток утечки (Guard ring)
Метод Ван-дер-Пау	Удельное сопротивление		- однородная толщина - односвязный образец - малые контакты - контакты по периметру
Послойное стравливание	Профиль сопротивления			- разрушающий метод
Измерение сопротивления растекания на косошлифованном образце	Профиль сопротивления			+ при малых углах распределение с точностью до нескольких атомных слоёв глубины
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
ТеромоЭДС	Тип проводимости	Носители бегут с горячего на холодный электрод. По знаку напряжения определяем их тип
Выпрямление по трёхконтактному методу	Тип проводимости	Большое переменное U подаётся на 1-2, с 4-2 снимается постоянное. «Плюс» на металле соответствует прямому току в п/п n-типа
Эффект Холла	Концентрация легирующей примеси   Теоретически можно даже энергетические уровни примеси измерять	Зная B и j, измеряем E и получаем R, которая связана с n	При B→∞ Холл-фактор r→1. Это хорошо, но труднодостижимо. При малых B нужен учёт механизма рассеяния электронов (фононы, примеси) - Схемы для избавления от неэквипотенциальности зондов - Lock-In или долго измерять
Метод вольтфарадных характеристик	Концентрация легирующей примеси в однородных полупроводниках   Анализ энергетической структуры вблизи гетеропереходов	Измерение вольтфарадной характеристики и определение N из её наклона по формуле Численное интегрирование профиля концентрации примеси	Даёт значение N на границе ОПЗ
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Исследование диода (ВАХ)	φ, n, Rs
Исследование диода (ВАХ)	n, Rs
Исследование диода (ВАХ)		Вместо I в ВАХ взять	Можно измерять при малых V
Определение высоты барьера диода	φ	Снятие температурной зависимости тока насыщения Is(T), получаемого из ВАХ (ВАХ+Is(T))	Ток идёт через самый маленький барьер, 0.81 eV	n надо определить независимо
Определение высоты барьера диода	φ	Из точки возможного пересечения ВФХ 1/C^2(V) с осью V по формуле	Максимальные вклады в ёмкость у контактов с наибольшей площадью 0.905 eV
Определение высоты барьера диода	φ	По выходу фотоэмиссии:	Усреднённый вклад всех факторов, 0.98 eV	+ наиболее точный
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
Определение энергии активации и эффективного сечения рассеяния электронов на глубоком уровне	Ena, σna	График , из наклона Ena, из отсечки по ординате σna	Сечение захвата может зависеть от температуры   Ena=Ec-Et+ΔE (+ энергия активации обратного процесса)
Определение концентрации глубоких уровней и вида носителей	Nt, тип носителей	Есть формула для изменения емкости во времени, концентрацию мелких доноров определяем независимо из ВФХ, Nt можно выразить
DLTS	Спектр глубоких уровней     Сечение захвата			+ высокая чувствительность + чувствительность к знаку + количественный   - ограниченный диапазон легирования - нужен хороший диод
Эффект Пула-Френкеля	Вид потенциала притягивающего центра
TSCap	Энергия термоионизации уровня	Охладили образец, подали импульс, нагреваем с разными скоростями и измеряем C(T).		+ σ(T) - больше не проблема + для DLTS окна скоростей не всегда оптимальны - на 2 порядка меньше чувствительность
Спектроскопия адмиттанса	Энергия ионизации уровня	Измеряем G(T) и C(T) для разных ω и строим что-то наподобие
I-DLTS, TSC	Энергия ионизации уровня		Для низкоомных образцов При росте T растёт интенсивность пиков	- большие токи утечки (при большой T) - нечувствителен к знаку носителей - нет прямого соотношения между I и Nt
PICTS, TSC	Энергия ионизации уровня		Для высокоомных образцов
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2 метода поверхностного фотоЭДС	Диффузионная длина		Для ОПЗ << и ~ L
2 метода с током короткого замыкания	Диффузионная длина		Для ОПЗ << и ~ L
Pulsed MOS capacitor	Диффузионная длина
EBIC	Диффузионная длина   Рекомбинационная активность (дислокации)
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
EDX и WDX X-ray спектроскопия	Рентгеновский спектр
EXAFS	Край поглощения, геометрия окружения
XANES	Край поглощения, валентность окружения
µ-XRS	Спектр рентгеновской люминесценции, наличие элементов
µ-XAS	Рентгеновское поглощение, валентность (=XANES)
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
SIMS	Химический состав		Возможные артефакты: - перекрытие масс - влияние краев кратера   3 вида SIMS: - статический (обнаружение < ML) - динамический (профилирование) - картирование	+ высока чувствительность - разрушающий - нет точной теории ионного испарения - разные матрицы имеют различные (до 6и порядков) коэффициенты испарения
Обратное Резерфордовское рассеяние	Химический состав		- каналирование	+ не деструктивный + чувствителен к монослоям - чувствительность к объемным материалам хуже - разрешение по глубине ~100А для плёнок <2000A - чувствительность к разным элементам разная
Нейтронно-активационный анализ	Химический состав		- глиняные горшки - можно обнаружить золото в монокристаллическом кремнии	+ чувствительный - чувствительность к легким элементам слабая - нельзя профилировать
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
X-ray топография	Дефекты			+ карты больших образцов + комплексный анализ + не нужно подготавливать образец - нет увеличения - долгие времена - очень дорогой
TEM	Микроскопия, дефекты		- conventional - HR-TEM - STEM   Z-контраст	+ очень высокое разрешение + комплексный анализ - дорогой - разрушающий - подготовка образца - HR – численное моделирование результата необходимо
STM	Микроскопия, работа выхода, плотность состояний	Работа выхода определяется из графика	- значение работы выхода получается меньше, чем при измерениях в глубоком вакууме - качество острия   2 моды: - постоянный ток - постоянная высота зонда от поверхности	- нужен проводящий образец
AFM, EFM, MFM – бесконтактные Local probe electrical measurements - контактный	Микроскопия, контактная разность потенциалов, дифференциальная ёмкость		- метод Кельвина для измерения контактной разности потенциалов и дифференциальной ёмкости   - метод механических колебаний для определения контактной разности потенциалов

1. Четырехзондовый метод и метод Вандер-Пау. Методы измерения удельного сопротивленияи и типа проводимости..

2. Сопротивление растекания и методы профилирования.

3. ВЧ-проводимость и схемы измерения электропроводности бесконтактными методами.

4. Определение типа проводимости по термоэдс и токов через выпрямляющие контакты.

5. Геометрии образцов для измерения эффекта Холла и способы его измерения.

6. Дифференциальная емкость диода Шоттки и p-n перехода.

7. Вольтфарадные характеристики и профилирование концентрации нескомпенсированных доноров (акцепторов).

8. Методы определения контактного и последовательное сопротивления диода.

9. Определение высоты барьера Шоттки-диода и фактора идеальности.

10. Статистика заполнения уровней в запрещенной зоне полупроводника. Вы

11. Влияние глубоких уровней на емкость диода. Нестационарная емкостная спектроскопия глубоких уровней.

12. Эффект Пула-Френкеля с локальных состояний и определения зарядового состояния глубокого центра.

13. Проявление глубоких уровней в измерениях емкости и тока диода. Термостимулированные токи и емкость.

14. Фотоиндуированная релаксационная токовая спектроскопия. Фотоидуцированная проводимость.

15. Генерационные и рекомбинационные процессы и характерные времена жизни в полупроводниках различного состава.

16. Определения диффузионной длины: из спектральной зависимости поверхностной фотоэдс или фототока диода

17. Определения диффузионной длины из измерений емкость - фототок диода

18. Токи генерации в обратно-смещенной МОП-структуре и время жизни.

19. Токи, индуцированные световым или электронным лучом и получение карт распределения рекомбинационной активности.

20. Нейтронно-активационный анализ. Принцип работы метода и чувствительность.

21. Вторично-ионная масс-спектрометрия.

22. Обратное Резерфордовское рассеянье.

23. Рентгеновские методы определения элементного состава и композиции материала.

24. Схема электронного микроскопа и возможности современной просвечивающей электронной микроскопии.

25. Рентгеновская топография.

26. Принципы работы СТМ и туннельной спектроскопии.

27. Принципы работы и операционные моды АСМ.

При ответе на основной вопрос билета о методе измерения, необходимо изложить физические основы методы, возможности и ограничения его применения. Кроме того, на экзамене могут быть заданы дополнительные вопросы, например:

• Какие отличия можно ожидать в измеряемых величинах концентрации свободных носителей, полученных методами эффекта Холла и вольт-фарадных характеристик
• Суть корреляционного метода определения времени релаксации
• Какие из методов исследования глубоких уровней уровней являются универсальными, а какие подходят только для полупроводников с определенной величиной удельного сопротивления
• Каковы причины различий данных профилей концентрации примеси, полученных методами вторично-ионной масс-спектрометрии и сопротивления растекания

---

Дата добавления: 2015-07-20