روش های ارزیابی الکترونی – نوری

این آزمایشات با اندازه گیری چگالی الکترون ها و یا زمان ترکیب الکترون ها و حفره ها به بررسی خواص الکتریکی مواد می پردازند.
 

 

1-آزمایش چهار میله ای

این آزمایش که به پروب چهار سر نیز معروف است، جهت اندازه گیری ضریب مقاومت ویفر سیلیکن مورد استفاده قرار می گیرد. این روش که در ادامه ی روش دو میله ای مطرح شد به منظور برطرف سازی عیب های آن روش از جمله پدیده ی پخش شدگی جریان، وجود مقاومت در نوک میله ها و مقاومت خود میله ها مورد استفاده قرار می گیرد.

در روش چهار میله ای لازم است ملزوماتی از جمله مقاومت داخلی بسیار بزرگ ولت متر، فاصله کوچک بین میله ها نسبت به ابعاد قرص ویفر در نظر گرفته می شود تا از خطاهای موجود از جمله مقاومت های پخش شدگی و اتصالات و نیز خطوط جریان ایجادی جلوگیری شود.

 

2-آزمایش هال

این آزمایش جهت اندازه گیری موبیلیتی الکترون ها و حفره ها مورد بررسی قرار می گیرد. در این آزمایش ویفر در یک میدان الکتریکی و مغناطیسی قرار می گیرد. الکترون های موجود تحت تاثیر دو نیروی الکتریکی و مغناطیسی پایدار می شوند و می توان از طریق آن موبیلیتی را محاسبه نمود.

 

3-ارزیابی نوری

این آزمایش جهت اندازه گیری طول عمر حامل ها انجام می شود. در این آزمایش ویفر در یک مدار الکتریکی قرار می گیرد و نور به آن تابیده می شود. با تابش پالس نور، الکترون و حفره تولید می شود، لذا مقاومت کاهش می یابد. با قطع شدن نور مجددا مقاومت زیاد می شود. با اندازه گیری مقاومت طول عمر حامل را می توان اندازه گرفت. درصورتی که سطوح تله در نمونه داشته باشیم، یعنی حامل ها وارد سطح تله شده و دیرتر ترکیب می شوند که سبب بوجود آمدن خطا در محاسبات می شود.

جهت جلوگیری از این نوع خطا از دو منبع نور DC و AC استفاده می شود. منبع نور DC سبب می شود سطوح تله همیشه پر باقی بمانند.

 

4-طیف سنجی زمانی سطح عمیق

DTLS یک ابزار آزمایشی جهت تشخیص خرابی ها در ادوات الکتریکی فعال در نیمه هادی ها می باشد.در اینجا به منظور اندازه گیری سطوح تله به کار می رود.

با اعمال ولتاژی با گرایش مستقیم به یک پیوند P-N عرض ناحیه تخلیه کاهش می یابد و به صورت بلعکس با اعمال ولتاژ با گرایش معکوس عرض آن افزوده می شود. از آنجایی که سطوح تله همزمان خالی نمی شوند و مدتی طول می کشد تا تخلیه شوند، همزمان ناحیه تخلیه مقداری تغییر می کند. با اندازه گیری ناحیه تخلیه در طول زمان می توان ظرفیت خازن این پیوند برحسب زمان و متناسب با آن سطوح تله را محاسبه نمود.

همچنین از این روش در محاسبه انرژی سطوح تله با اندازه گیری در دماهای مختلف می توان استفاده کرد. این روش ساده، غیر مخرب و بسیار متداول می باشد.

 

5-پرتو الکترونی ناشی از جریان

EBIC یک آنالیز نیمه هادی جهت تشخیص خرابی ها از جمله نقوص کریستالی در نیمه هادی می باشد.

در صورتی که نیمه هادی شامل یک میدان الکتریکی داخلی باشد،مانند آنچه در پیوند P-N وجود دارد با جدا شدن پیوندهای الکترون و حفره، ناحیه تخلیه ایجاد شده و یک جریان ایجاد می شود. با اعمال یک اشعه الکترونی با انرژی 5-30Kev به دیود P-N یا شاتکی تشکیل شده، الکترون و حفره های جدید تشکیل می شوند.

در اثر میدان ناحیه تخلیه، الکترون و حفره ی تشکیل شده از هم جدا شده و وارد اتصال بیرونی می شوند و سیگنال خروجی ایجاد می شود. در محل هایی که نقص کریستالی وجود دارد الکترون و حفره ها تشکیل نمی شوند لذا با این روش می توان نقص های کریستالی را تشخیص داد.

 

6-کاتد تابناکی

این پدیده ی نوری و الکترومغناطیسی که در آن با تابش پرتوهای الکترونی پرقدرت با انرژی در حدود 10-30Kev به مواد مورد نظر، الکترون و حفره تولید می شود. در اثر ترکیب این الکترون و حفره ها با هم نور متشعشع می شود. در حالی که در محلی که نقص کریستالی داشته باشیم نوری از جسم تابش نمی یابد. لذا با اندازه گیری نور می توان نقوص سطح و داخل جسم را اندازه گیری نمود. این روش تا عمق 5 مایکرومتر به ما اطلاعات لازم را می دهد و رزولوشن سطحی آن در حد یک مایکرومتر است.