hrvatski

Detektiranje defekata u poluvodičkim materijalima i strukturama korištenjem optičkih metoda (luminiscencije i fotoreflektacije),

Optička karakterizacija materijala podrazumijeva mogućnost mjerenja interakcije elektromagnetskog vala sa materijalom. Za tanke poluvodičke filmove uobičajeno je mjerenje apsorpcije, refleksije i luminiscencije. Za deblje fimove i poluvodičke strukture je pogodnija kombinacija luminiscencije i refleksije. Refleksija odražava pretežno stanja na površini dok luminiscencija omogućava više volumnu karakterizaciju. Fizikalno gledano, luminiscencije je emisija elektromagnetskog vala koja nastaje skokovitim gubitkom energije elektrona pri prelazu sa višeg energijskog nivoa na niži. Pri tom se emitira foton koji odgovara razlici energija tih nivoa.Ukoliko je elektronima dovedena energija narinutim naponom govorimo o elektroluminiscenciji a ako se radi o optičkoj uzbudi, proces se naziva fotoluminiscencija. Da bi emitirani foton bio u vidljivom ili bliskom infracrvenom dijelu spektra, materijal mora imati izolirane energetske nivoe jer se u protivnom energija ekscitiranog elektrona izgubi nizom malih koraka t.j. pređe u toplinu. U slučaju poluvodiča, postoje odvojene zone energija, vodljiva i valentna vrpca, koje formiraju energijski procijep energije Eg. Ukoliko nema značajnije koncentracije strukturnih i ekstrinsičnih defekata, koncentracija stanja u zabranjenom pojasu je mala i jedini prijelaz je vodljiva-valentna vrpca a u emitiranom svjetlu je prisutna samo linija koja odgovara energiji optičkog procijepa, Eg. Ukoliko postoje značanije koncentracije defekata koje formiraju vrpcu u zabranjenom pojasu, u luminiscentnom spektru se pojavljuju i linije kojima valne duljine odgovaraju energijama manjim od Eg. Ukoliko je koncentracija defekata velika, luminiscencija je nemjerljiva. U karakterizaciji materijala, luminiscencija pruža dragocjene podatke o točkastim defektima koji u velikoj mjeri utječu na transportna svojstva materijala a ne vide se standardnim strukturnim mjerenjima. Za slučaj poluvodičkih tankih fimova, najčešće se koristi fotoluminiscencija. U karakterizaciji poluvodičkih sklopova, kao što su solarne ćelije, karakterizacija se standardno vrši elektroluminiscencijom. Puštanjem struje kroz kontakte, uslijed rekombinacije elektrona sa šupljinama, uređaj emitra svjetlo za slučaj da ne postoje značajniji defekti. Ako ih ima, svjetlo je slabije ili ga nema. Analizom distrubicije intenziteta emitranog svjetla, moguće je ocijeniti kvalitetu uređaja. Ukoliko se radi o kristalnom siliciju, valne duljine su u infra-crvenom području i detekcija zračenja podrazumijeva kameru osjetljivu tom dijelu spektra, što ima utjecaj na cijenu uređaja za karakterizaciju. Također, emitirano svjetlo je obično slabog intenziteta, pa mjerenje zahtijeva određeno vrijeme akomulacije Si. Zahvala: Rad je sufinanciran sredstvima Europske unije u okviru projekta "Unaprjeđene solarnih ćelija i modula kroz aktivnosti istraživanja i razvoja" i projekta IP-2018-01-5246.

defekti ; poluvodiči ; optičke metode ; luminicencija

nije evidentirano