Zur Untersuchung von Defekten in Halbleitern ist der Einsatz temperaturabhängiger Methoden wie der Deep-Level-Transient-Spektroskopie (DLTS) weit verbreitet. In der Regel ist es bei diesen Methoden erforderlich, Kontakte an den Proben herzustellen, was bedeutet, dass die Probe selbst durch Temperungsschritte oft verändert wird. Zudem ist es bei vielen Halbleitern mit einem gewissen Aufwand verbunden, überhaupt ohmsche Kontakte herzustellen. MD-PICTS ist ein zerstörungsfreies, kontaktloses Verfahren, mit dem die Aktivierungsenergien und Einfangquerschnitte von Defekten mit hoher Genauigkeit bestimmt werden können.
Bei MD-PICTS-Messungen wird die Photoleitfähigkeit einer Probe nach der Bestrahlung mit Licht mithilfe eines resonanten Mikrowellenresonators gemessen. Zur Bestimmung der Aktivierungsenergie wird die temperaturabhängige Änderung des Photoleitfähigkeitstransienten mittels einer Fensteranalyse ermittelt, die auch bei DLTS-Messungen zum Einsatz kommt (Abb. 1).
Abb. 2 zeigt ein sogenanntes MD-PICTS-Spektrum, das aus der Fensteranalyse resultiert. Jeder Peak in diesem Spektrum steht für einen bestimmten Defekt in der Probe.
Die Temperaturverschiebung des Maximums dieses Peaks wird in einem Arrhenius-Diagramm gemäß dieser Formel für die Emissionsrate aufgetragen:
\(e_{n} = \gamma\delta_{n}T^{2}e^{-\frac{E_{A}}{kT}}\)
Aus der Steigung des Arrhenius-Diagramms (Abb. 3) lässt sich die Aktivierungsenergie bestimmen.
Mit dem neuartigen, im Handel erhältlichen MD-PICTS-Gerät ist es möglich, die Temperaturabhängigkeit des Photoleitfähigkeitstransienten in einem Bereich von 20…500 K zu messen. In der Vergangenheit wurden Si, GaAs, InP, SiC und viele weitere Halbleiter bereits erfolgreich mit dieser Methode untersucht.
Weitere Informationen finden Sie unter:
[1] B. Berger, N. Schüler, S. Anger, B. Gruendig-Wendrock, J. R. Niklas, K. Dornich, Physica Status Solidi A, 1–8
Fig. 1: Depiction of the window analysis of the photoconductivity transient
Fig. 2: resulting MD-PICTS spectrum
Fig. 3: Arrhenius plot
Fig. 4: example of a MD-PICTS spectrum of different tempered Cz—Si wafers
Verknüpfte Branchen und Applikationen: Epitaxieschichten und dünne Filme
