Методика проведения исследования

Измерения производится на монокристаллах полупроводника электронной или дырочной проводимости.

Достаточно длинный образец прямоугольного сечения включается в цепь, изображенную на рис.3.

Рис. 3. Схема установки для определения диффузионной длины и времени жизни неосновных носителей заряда.

Поверхность образца освещается узкой полосой света. Свет фокусируется при помощи простой оптической системы в тонкую прямую линию (С) шириной 0,1мм. Световая линия пересекает всю поверхность (верхнюю грань образца) параллельно его торцам. Такая система освещения упрощает решение задачи диффузии неосновных носителей и на определенном расстоянии от освещаемого участка позволяет свести её к вышерассмотренной одномерно задачи. Пучок света модулируется. Частота повторений импульсов задается генератором прямоугольных импульсов. Благодаря значительной длительности импульсов в образце создается стационарное распределение неосновкых носителей, концентрация которых с увеличением расстояния от освещенной полосы уменьшается по экспоненциальному закону рекомбинации.

На некотором расстоянии от освещенной линии поверхности образца касается точечный контакт, называемый коллектором, который представляет собой вольфрамовую проволочку диаметром острия в несколько десятков микрон. Этот контакт является обычным точечным детектором. На него с батареи Е подается смещение. Переключатель 3 дает возможность менять полярность смещения, подаваемого на коллектор.

Сопротивление коллектора в запорном направлении в обычных условиях достигает 100 кОм. Поэтому ток через включенное в цепь коллектора нагрузочное сопротивление определяется в основном сопротивлением коллектора. С нагрузочного сопротивления напряжение подается на осциллограф, регистрирующий таким образом изменение тока коллектора. Поле, создаваемое смещением, на коллекторе в запорном направлении, достигающее в непосредственной близости от коллектора значительной величины, собирает движущиеся в объеме образца неосновные носители, меняя тем самым сопротивление коллектора. В результате этого обратный ток коллектора увеличивается, а падение напряжения на нагрузочном сопротивлении растет. Импульсное освещение образца позволяет отделить часть тока коллектора, обусловленную неосновными носителями от его постоянной составляющей. Поэтому падение напряжения, фиксируемое осциллографом, вызывается непосредственно током дополнительных носителей. Так как величина этого тока, а следовательно, и падение напряжения на нагрузочном сопротивлении , пропорциональны концентрации дополнительных носителей, то диффузионную длину можно определить согласно формуле (11) графически, заменяя величину пропорциональной ей величиной .

Прологарифмировав выражение (11), получим

; или .

Измерив величину на различных расстояниях от освещенной линии, можно построить кривую зависимости от . Тангенс угла наклона этой кривой, которая при соблюдении экспоненциальной зависимости от представляет прямую линию, дает величину .