Problemy metrologiczne związane z wyznaczaniem koncentracji centrów defektowych w półprzewodnikach wysokorezystywnych o szerokiej przerwie energetycznej

Możliwość wyznaczania koncentracji centrów defektowych na podstawie widm otrzymywanych metodą niestacjonarnej spektroskopii fotoprądowej o wysokiej rozdzielczości (HRPITS) jest bardzo ważna dla oceny jakości półprzewodników wysokorezystywnych o szerokiej przerwie energetycznej. Dotychczas nie określono jednak procedury pomiarowej, która pozwalałaby na uzyskanie jednoznacznych wartości koncentracji pułapek nośników ładunku w tych materiałach. W artykule omówiono problemy metrologiczne, których rozwiązanie jest niezbędne dla opracowania takiej procedury. Pokazano, że w celu określenia koncentracji pułapek oprócz pomiaru widm HRPITS należy wykonać pomiar iloczynu ruchliwości i czasu życia (ž×?) nośników ładunku w funkcji temperatury oraz określić temperaturową zależność współczynnika absorpcji materiału dla energii fotonów zastosowanej do generowania nadmiarowych nośników ładunku. Działanie zaproponowanej procedury zademonstrowano poprzez wyznaczenie koncentracji głębokich centrów defektowych w półizolującym monokrysztale GaP. Dalsze prace będą koncentrowały się na określeniu niepewności otrzymywanych wyników i udoskonaleniu modelu fizycznego.

Determination of defect center concentration from the high-resolution photoinduced transient spectroscopy (HRPITS) measurements is of great importance in terms of quality assessment of high-resistivity wide bandgap semiconductors. So far, however, a procedure allowing determining unambiguously the concentrations of charge carriers traps in these materials has not been found. In this paper, we address the metrological issues that should be taken into account for working out such a procedure. It is shown that establishing the trap concentrations requires not only the HRPITS spectra measurements but also the measurements of the charge carrier mobility and lifetime product (ž×?) as a function of temperature and the knowledge on the temperature dependence of the material absorption coefficient for the photon energy used to generate the excess charge carriers. The proposed procedure has been applied to finding the concen-trations of deep defect centers in a crystal of semi-insulating GaP. Further works will concentrate on calculating the result uncertainty and refining the physical model.