Измерение профиля распределения и подвижности электронов
Описание лабораторной установки и практические задания
Устройство лабораторной установки
Внешний вид стенда изображён на рис. 1а, блок-схема – на рис. 1б. В его состав входят измеритель иммитанса Е7-20 (1), предметный столик (2), трёхкоординатная зондовая система (3) для подключения к измеряемому объекту, микроскоп (4), персональный компьютер (5), специальная экранировка (6) для устранения оптической засветки и уменьшения внешних наводок (на рис. 1а частично снята для наглядности). Питание стенда осуществляется через сетевой фильтр (7), ослабляющий импульсные и высокочастотные наводки электрической сети.
Управление работой стенда осуществляет специально разработанная измерительная программа.
Рис. 1.
1. Измеритель иммитанса Е7-20
Е7-20 предназначен для измерения параметров двухполюсников, таких как активное и реактивное сопротивление, ёмкость, индуктивность, проводимость, ток утечки и других. Измерение производится на переменном синусоидальном напряжении.
В данной работе используется режим измерения ёмкости и проводимости по схеме параллельного соединения. Характеристики прибора и руководство по эксплуатации
см. по этой ссылке.
2. Предметный столик
Служит для размещения на нём образца (рис. 2). Возможно использование подогреваемого предметного столика.
Рис. 2.
3. Зондовая система
Система из двух игольчатых зондов (рис. 3) позволяет проводить калибровку стенда и подсоединение измеряемого образца. Каждый зонд может перемещаться по трём координатам.
Рис. 3.
4. Микроскоп
Без микроскопа (МБС-4) не представляется возможным подсоединение к тестируемым образца из-за их малых размеров.
5. Персональный компьютер
IBM-совместимый ПК с операционной системой Windows XP или новее обеспечивает работу измерительной программы и взаимодействие с Е7-20 через COM-порт.
6. Специальная экранировка
Без экранировки от внешних электромагнитных излучений и света невозможно проведение измерений, пригодных для дальнейшей обработки. Экранирование производится набором листов из пермаллоя.
Рис. 4.
7. Сетевой фильтр
Сетевой фильтр ослабляет ВЧ и импульсные помехи, проникающие из электрической сети, что наряду с экранировкой улучшает помехозащищённость системы. Фильтр состоит из встречно-намотанных индуктивностей на ферритовом сердечнике и плёночных конденсаторов (рис. 5).
Рис. 5.
Измерительная программа
Практические задания
- Проведите измерения зависимости ёмкости и проводимости диода Шоттки от напряжения смещения. Напряжение смещения не должно превышать –3 В. По результатам измерений вычислите профили концентрации распределения и подвижности электронов в полупроводниковой структуре.
- Проведите измерения зависимости ёмкости и проводимости HEMT-транзистора от напряжения смещения. Напряжение смещения не должно превышать –3 В. По результатам измерений вычислите профили концентрации распределения и подвижности электронов в полупроводниковой структуре.