Порядок выполнения работы. Включить установку и дать ей прогреться в течение 15 минут

Включить установку и дать ей прогреться в течение 15 минут. Установить лист диаграмной бумаги на двухкоординатный самописец.

Провести калибровку усилительного тракта оси "Y". Для этого на измерительном блоке включить образцовую емкость и регулятором усиления установить полшкалы прибора на измерительном блоке. Далее регулятором усиления оси "Y" двухкоординатного самописца установить отклонение каретки самописца на 10 см. при включении сигнала образцовой емкости и переключить измерительный блок на образец.

Установить измеряемую МДП-структуру в держатель образца и затемнить ее светонепроницаемым чехлом. Не включая перо двухкоординатного самописца, с помощью ручек "смещение" измерительного блока подать на образец напряжение, соответствующее глубокой инверсии, наблюдая за этим по прибору измерительного блока; затем включить лампочку подсветки, находящуюся внутри светозащитного чехла, для ускорения генерации неосновных носителей и образования равновесного инверсного слоя. После завершения процесса релаксации инверсного слоя выключить лампочку, включить перо самописца и, медленно уменьшая напряжение смещения, прописать C - V кривую при полярности, соответствующей инверсии. Далее переключить полярность напряжения смещения на измерительном блоке и прописать C - V кривую в области обогащения.

Для измерения времени релаксации инверсного слоя при выключенном пере самописца установить режим глубокой инверсии МДП-структуры, с помощью лампочки подсветки вывести инверсный слой в состояние равновесия. Зафиксировать показание прибора измерительного блока - С_и ( в случае применения электронных часов нажать клавишу

"память"). Выключить обе оси двухкоординатного самописца. Не изменяя напряжение смещения, переключить полярность смещения в область обогащения (остановить электронные часы, нажав на клавишу "стоп"). Снова переключить полярность смещения в область инверсии, запустив при этом секундомер и зафиксировав показание прибора измерительного блока - С_нач (электронные часы запустятся сами). Следить за показанием прибора измерительного блока, которое будет медленно увеличиваться, при выполнении условия

С(t)/(C_и - С_нач) = 0,9 (С(t) - текущее показание) зафиксировать время на секундомере. Электронные часы остановятся сами. Электронные часы рекомендуется применять если время релаксации инверсного слоя меньше 30 секунд. Повторить измерение времени релаксации инверсного слоя не менее трех раз.

Содержание отчета.

Содержание отчета должно включать в себя: цель работы, описание методики и установки, описание образцов, результаты работы и их анализ.

Описание образцов должно содержать тип полупроводника и его удельное сопротивление, способ получения диэлектрической пленки и ее относительную диэлектрическую проницаемость, материал верхнего электрода, его площадь и величину контактного потенциала по отношению к полупроводнику ( V_к ).

Анализ результатов работы:

- Расчет толщины диэлектрической пленки. Расчет проводить с использованием величины емкости МДП-структуры в области обогащения.

- Расчет емкости точки плоских зон. Рассчитать емкость плоских зон области пространственного заряда полупроводника, используя формулу:

С_s = ×s

где: e₀,×e - диэлектрическая проницаемость вакуума и полупроводника

L - длина Дебая (для Si при комнатной температуре L=2,5 10^-3 см)

q×j / k×T = ln (n₀/n_i)

n₀ - концентрация электронов в полупроводнике.

n_i - cобственная концентрация

( для Si при комнатной температуре n_i = 1.4 10¹⁰ см ^-3 )

Рассчитать полную емкости точки плоских зон МДП-структуры.

С_пз = С₀×С_s/(C₀ + C_s )

Установить найденное значение С_пз на экспериментальной С - V кривой и определить величину напряжения точки плоских зон V_пз.

- В соответствии с рис1 и формулой 1 определить плотность поверхностного заряда, принимая во внимание, что V_пз1 = -V_к (знак V_к соответствует знаку потенциала верхнего электрода ).

В качестве окончательного результата необходимо представить величину плотности поверхностного заряда в единицах элементарного заряда на см^-2.

- Время жизни неосновных носителей в области пространственного заряда полупроводника рассчитать в соответствии с формулой:

²

где: t - средняя величина времени релаксации инверсного слоя

С_н , С_и начальная и конечная емкости релаксации

1.5. Контрольные вопросы и задания

1. 1 На рис1 изображена С - V кривая для N полупроводника; как будет выглядеть С - V кривая для P полупроводника?

2. Как изменят форму С - V кривой иэменение сопротивления полупроводника и толщины диэлектрического слоя ?

3. Какая зависимость ожидается величины времени релаксации инверсного слоя от напряжения смещения в области инверсии ?