Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Фототермоакустична та фотоелектрична мікроскопія напівпровідникових структур на основі кремнію

Предмет: 
Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
33
Мова: 
Українська
Оцінка: 

задачі дослідження; висвітлено наукову новизну отриманих результатів, практичну значимість роботи. Подано зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, особистий внесок здобувача, апробацію роботи.

У першому розділі наведено огляд літератури з ФТА ефекту у напівпровідниках та напівпровідникових структурах. Розглянути способи реєстрації ФТА перетворення. Відображено сучасний стан досліджень з ФТА мікроскопії. Виходячи з аналізу літератури обґрунтована актуальність теми, мета та задачі дослідження.
У другому розділі викладено методики проведення вимірів та обробки результатів. Наведена блок-схема базової ФТА установки, принципи покладені в конструкцію газомікрофонної та п’єзоелектричної комірок. Наведено блок-схему та принципи, які покладено у технічну реалізацію установки для безконтактних вимірів термопружних зміщень у зразку за допомогою інтерферометра при ФТА перетворенні, особливість якої у тому, що використовується один лазер, який є збуджуючим і вимірювальним. Також наведено блок-схему та принципи, які покладено у технічну реалізацію методів дослідження напівпровідників: фотомодуляції термовідбиття (ФМТВ – зміна коефіцієнта відбиття під дією модульованого лазерного опромінювання), дефлекції допоміжного променю. Проаналізовані джерела можливих похибок та методи їх усунення. Проведено порівняльний аналіз способів реєстрації ФТА перетворення, за яким обрано п’єзоелектричний спосіб реєстрації у ФТА мікроскопі.
Викладено принципи дії створеного суміщеного ФТА – ФЕ мікроскопу, що базується на використанні одночасно збуджених теплових хвиль та хвиль електронно-діркових пар, властивості яких подібні. Відмінною рисою хвиль нерівноважних носіїв заряду та теплових хвиль є кінцевий середній час життя  електронів і дірок. Залежність ефективної довжини дифузійного зміщення нерівноважних носіїв заряду   від частоти модуляції інтенсивності лазерного випромінювання у порівнянні із залежністю ефективної довжини теплової дифузії   дещо інша:,, де Dth= /c – коефіцієнт теплової дифузії, D – коефіцієнт амбі-полярної дифузії нерівноважних носіїв заряду, , c,  – густина, питома теплоємність, коефіцієнт теплопровідності, ω – частота. За умови ω >>1, властивості хвиль нерівноважних носіїв заряду і теплових хвиль співпадають.
Наведено блок-схему створеного автоматизованого суміщеного ФТА-ФЕ мікроскопу та ФТА комірок. Промінь аргонового лазеру (λ = 0, 488 мкм) модулюється електрооптичним модулятором. Модульоване за інтенсивністю випромінювання за допомогою оптичної схеми фокусується на поверхні зразка у пляму діаметром не більш ніж 10 мкм. Зразок розмішується у ФТА комірці, яка ретельно екранована. В установці передбачена можливість заміни п’єзоелектричної комірки на газомікрофонну. Електричний сигнал з п’єзоперетворювача через попередній підсилювач та комутатор подається на два ідентичних синхронних підсилювача. Зсув фази опорного сигналу в яких відрізняється на π/2. Така схема дозволила впровадити алгоритм обробки результатів при автоматизованих вимірах, за яким можливо діставати амплітуду ФТА сигналу U0 (x, y) та його фазовий зсув  (x, y)  (у межах (-, ] або (-2, 0]) для кожній точці виміру з координатами (x, y) у площині зразка.
Над зразком розміщується металевий електрод у вигляді шайби діаметром ~1 мм з отвором у центрі для лазерного променя. Електрод є конденсаторним датчиком поверхневої фото-е. р. с., сигнал якої через попередній підсилювач та комутатор подається у той же самий вимірювальний тракт, що і сигнал з п’єзоперетворювача, і обробляється так само. Сканування лазерного променя по зразку виконується шляхом переміщення зразка разом з п’єзоперетворювачем автоматом контролю мікросхем “Зонд-1А”. Автомат “Зонд-1А” за допомогою спеціально розробленої схеми з’єднано з ЕОМ, яка керує його переміщенням та обробляє результати вимірів. Запропоновано та впроваджено спосіб підвищення точності вимірів, що базується на усуненні похибок пов’язаних з нестабільністю лазерного випромінювання та параметрів п’єзоперетворювача шляхом порівняння вимірів у кожній точці області сканування зразка з вимірами у “еталонній” точці зразка. Відповідно можливо будувати розподіл амплітуди та фазового зсуву ФТА та ФЕ сигналів в залежності від координат у площині зразка.
У третьому розділі наведено експериментальні дослідження з ФТА ефекту та ФТА мікроскопії.
У першому підрозділі розглядається ФТА ефект в піроелектрику. В ФТА мікроскопі для реєстрації пружних зміщень у зразку застосовувався п’єзодатчик з п’єзокераміки ЦТС-19 яка є піроелектриком. Оскільки теплова хвиля може досягати п’єзоперетворювача, то досліджено ФТА ефект в піроелектриках.
Теоретично розглядається ФТА ефект у кристалах класу C6V. Матриці матеріальних констант п’єзокераміки співпадають з відповідними матрицями цих кристалів. Полярна вісь кристала співпадає з віссю z. Поверхня кристалу z = 0 рівномірно опромінюється модульованим світлом. Теплова хвиля поширюється в напрямку осі z. Розв’язується система рівнянь руху теорії пружності та електродинаміки для піроелектричного кристалу. Розглядається два наближення: 1) лінійні розміри кристалу набагато більші за довжину акустичної хвилі (відносно високі частоти модуляції світла) ; 2) лінійні розміри кристалу набагато менші за довжину акустичної хвилі (відносно низька частота модуляції світла, квазістатичне наближення). Показано, що вплив піроефекту формально можна розглядати як зміну термопружного коефіцієнта γ γеф. Так для першого наближення γеф = γ – (2 e31 e33 1 + e3323) /33 – p e33/33, а для другого еф =  - (2 e312 1 + e31 e333) /33 – p e31/33, де:  – відповідний термопружний коефіцієнт; αi – коефіцієнт теплового розширення; eij – п’єзоелектричні сталі; 33, p- діелектрична і піроелектрична сталі, відповідно.
Вклад справжнього піроефекту у ФТА ефект – треті доданки у формулах, вклад вторинного піроефекту – другі. У п’єзоелектриках, які не піроектрикі, особливості ФТА ефекту, пов’язані з п’єзоелектричними властивостями, зумовлені лише вторинним піроефектом. П’єзоконстанти е31, е33 і піроконстанта р можуть мати різні
Фото Капча