ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2004, № 6, с. 138-139
ПРИБОРЫ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ В ЛАБОРАТОРИЯХ
УДК 537.311.33
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕМКОСТНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
© 2004 г. А. В. Каданцев, Г. И. Котов, М. Н. Левин, А. В. Татаринцев, |Ю. К. Шлык
Поступила в редакцию 29.03.2004 г.
Установка предназначена для исследования полупроводниковых материалов методом нестационарной спектроскопии глубоких уровней (г.у.). Отличительной особенностью установки является возможность измерения изотермической релаксации емкости в широком температурном диапазоне. Определение параметров г.у. осуществляется путем последующей математической обработки релаксационных кривых.
На рисунке представлена функциональная схема установки. В установке использован автогенераторный метод измерения емкости. Оригинальный автогенератор выполнен на основе схемы, приведенной в [1]. Исследуемый образец Сх включается в измерительный параллельный колебательный ¿С-контур автогенератора. Через
дроссель Ь1 и резистор Я1 на исследуемую структуру подаются импульсы смещения, формируемые 10-разрядным биполярным цифроаналого-вым преобразователем К572ПА1.
Частота автогенератора измеряется путем подсчета числа импульсов за образцовый интервал времени, вырабатываемых образцовым генератором частотомера. Временные интервалы 5, 10, 50, 100 мс могут переключаться программно в интервале времени между циклами измерений. Основу частотомера составляет 24-разрядный счетчик, выполненный на двоичных счетчиках К1533ИЕ7, работающих на частоте до 50 МГц.
Измерительная ячейка с образцом помещается в криостат. Изменение температуры произво-
Функциональная схема установки. 1 - ГБМ-совместимый компьютер; 2 - источник питания; 3 - блок сопряжения с компьютером; 4 - блок управления нагревателем; 5 - частотомер; 6 - цифроаналоговый преобразователь; 7 - двухка-нальный аналого-цифровой преобразователь; 8 - формирователь т.т.л.-импульсов; 9 - усилитель э.д.с.-термопары; 10 - автогенератор; 11 - криостат; 12 - измерительная ячейка; 13 - термостат (40°С).
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА
139
дится с помощью нагревателя H - мощного кремниевого биполярного транзистора КТ912А. Температура измеряется дифференциальной термопарой медь-константан. Один из спаев термопары помещен в термостат, в котором с помощью схемы термостатирования "холодного" спая термопары поддерживается температура 40 ± 0.01 °С. Поддержание температуры на заданном уровне осуществляется работой программного пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора.
Аналого-цифровой преобразователь (а.ц.п.) выполнен на базе двухканального 16-разрядного а.ц.п. AD7705 (Analog Devices). Один канал используется для измерения напряжения, поступающего с усилителя термопары, второй - для измерения напряжения, приложенного к исследуемой структуре.
Усилитель э.д.с.-термопары собран на прецизионных операционных усилителях КР140УД17.
Управление установкой осуществляется программно. Основная часть программы написана на языке Borland Pascal 7.0, а некоторые ее фрагменты на Ассемблере.
Программа организована таким образом, что за один цикл нагрева образца при каждой фиксированной температуре проводится серия измерений в различных режимах, которые задаются пе-
ред началом работы. Анализ массива релаксационных зависимостей, сохраняемых на жестком диске компьютера, позволяет получать семейство спектров ЛС/С0 от температуры путем изменения времени выборки t1 и t2 от 0 до 20 с с точностью 0.01 с. Это делает возможным разделение плохо разрешенных максимумов ЛС/С0 моноэнергетических глубоких уровней.
Основные технические характеристики. Частотный автогенераторный метод измерения емкости. Амплитуда тестового сигнала 20 мВ. Чувствительность установки (ЛС/С0) - 2 ■ 10-6 в интервале измеряемых емкостей 1-1000 пФ. Температурный диапазон измерений 77-370 К с точностью стабилизации ± 0.1 К. Диапазон прикладываемых к образцу напряжений от -10.24 до +10.24 В с дискретностью 0.02 В. Скорость установки заданного значения напряжения - 5 мкс.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сысоев Б.И., Линник В.Д., Титов С.А., Стрелец М.М. // ПТЭ. 1988. № 1. С. 67.
Адрес для справок: Россия, 394000, Воронеж, просп. Революции, 19, Воронежская государственная технологическая академия, кафедра физики. Тел. (0732)-550-762.
ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА < 6 2004
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.