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Verfahren zur Ermittlung des Gradienten einer inhomogenen Dotierungskonzentration
in stabförmigen Halbleiterkristallen von einheitlichem Leitungstyp Bei der Herstellung
von dotierten Halbleiterstäben, beispielsweise nach dem Kristallziehverfahren, hängt
der Einbau eines in der Schmelze anwesenden Dotierungsstoffes in das an den verwendeten
Keimkristall ankristallisierende Halbleitermaterial von einer Reihe von Bedingungen,
wie der Ziehgeschwindigkeit oder der Temperatur der verwendeten Halbleiterschmelzen,
ab.
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Dasselbe gilt von dotierten Halbleiterkristallen, in denen die Dotierung
mittels eines Zonenschmelzprozesses erzeugt wurde. Da es bei dem genannten Verfahren
häufig zu einer an sich unbeabsichtigten Änderung der Arbeitsbedingungen kommen
kann, stellen sich auch unbeabsichtigte Änderungen des Dotierungsgrades in dem sich
bildenden Halbleiterkristall ein. Häufig wird auch ein Dotierungsgradient durch
planmäßige Änderungen der Arbeitsbedingungen erzeugt und elektrotechnisch ausgenutzt.
In den genannten Fällen ist es von Bedeutung, ein Verfahren zur Verfügung zu haben,
womit die erzeugten Inhomogenitäten der Dotierung nachgewiesen bzw. gemessen werden
können.
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Ein bekanntes Verfahren zur Bestimmung des Ortes eines pn-überganges
in einem Halbleiterkristall verwendet eine Strahlungssonde, mit der die Oberfläche
des Halbleiterkristalls abgetastet wird. Durch die Einwirkung der Strahlung werden
in dem Halbleiterkristall Ladungsträger erzeugt. Die erzeugte Fotospannung erreicht
ein Maximum, wenn die Strahlungssonde an der Stelle eines pn-überganges angelangt
ist. Durch Beobachtung dieses Maximums ist damit durch die zugehörige Stellung der
Strahlungssonde der Ort des pn-Überganges im Halbleiterkristall festgelegt. Ein
anderes bekanntes Verfahren zur Messung der Lebensdauer von Ladungsträgern in Halbleiterkristallen
besteht darin, daß die Leitfähigkeit des Kristalls unter dem Einfluß einer Ladungsträger
erzeugenden, insbesondere impulsartigen Strahlung gemessen und die Zeit bestimmt
wird, nach deren Verlauf die Leitfähigkeit nach Wegnahme der Bestrahlung auf den
e-ten Teil abgesunken ist. Dabei kann der Stab auch an den zur Messung der Widerstände
mittels Hochfrequenz dienenden Meßkreis kapazitiv angekoppelt sein.
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Entsprechend diesen Ausführungen läßt sich eine Inhomogenität der
Dotierung, welche vom Auftreten eines pn-überganges begleitet ist, nicht nur durch
Ausnutzung seiner Gleichrichtereigenschaften, sondern auch durch die ladungstrennende
Kraft des pn-Überganges auf eine durch Bestrahlung erzeugte Ladungsträgerwolke ausnutzen.
Die Erfindung hingegen löst die Aufgabe, Dotierungsinhomogenitäten, die nicht von
pn-Übergängen begleitet sind bzw. die weit von einem pn-übergang des Kristalls entfernt
liegen, zu messen.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Gradienten
einer inhomogenen Dotierungskonzentration in stabförmigen Halbleiterkristallen von
einheitlichem Leistungstyp, die in axialer Richtung aus einer Schmelze gewachsen
sind und besteht darin, daß der Halbleiterkristall in an sich bekannter Weise mit
einer Strahlungssonde abgetastet und die bei den einzelnen Stellungen der Strahlungssonde
zwischen den Enden des Kristalls auftretende Fotospannung gemessen und außerdem
die Abweichung des bei den einzelnen Stellungen der Strahlungssonde zwischen den
Enden des Kristalls gemessenen elektrischen Widerstandes von dem in gleicher Weise
ohne Bestrahlung gemessenen Widerstandswert bestimmt wird und die Quotienten aus
den bei den einzelnen Stellungen der Strahlungssonde gemessenen Fotospannungen und
den entsprechenden Werten des Produktes aus der zugehörigen Widerstandsabweichung,
dem Diffusionskoeffizienten der Majoritätsträger und dem Querschnitt des Stabes
an der jeweils von der Sonde bestrahlten Stelle des Halbleiterkristalls festgestellt
werden.
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Bekanntlich ruft eine Änderung der Dotierung im Innern eines Halbleiterkristalls
ein elektrisches Feld hervor, das in Richtung des Gradienten der Dotierungskonzentration
verläuft. Es verschwindet, wenn der Dotierungsgradient gleich Null ist, also bei
vollkommen
homogener Konzentration der Dotierung in Halbleiterkristallen
einheitlicher Zusammensetzung. Ebenso ruft eine irrhomogene Zusammensetzung des
Halbleitermaterials selbst, falls diese mit einer Variation der Breite des verbotenen
Bandes einhergeht, ein solches Feld hervor, das ebenfalls in vollkommen homogenen
Bezirken des Halbleitermaterials verschwindet. Gelangen überschüssige bewegliche
Ladungsträger in einen Bereich des Halbleiterkristalls, in welchem ein solches inneres
elektrisches Feld herrscht, so werden sie durch dieses Feld so lange bewegt, bis
ein Gleichgewichtszustand eingetreten ist, insbesondere bis sie in ein Gebiet gelangt
sind, in welchem die innere Feldstärke verschwindet.
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Wird ein Halbleiterkristall mit einer Strahlungssonde abgetastet,
so werden durch die Bestrahlung Ladungsträger erzeugt. Trifft die Strahlungssonde
auf einen homogenen Bereich des Halbleiterkristalls, so bleiben ohne äußere angelegte
Spannung die erzeugten Ladungsträger praktisch am Ort ihrer Entstehung und vereinigen
sich nach Beendigung der Strahlung wieder. Eine meßbare Fotospannung tritt dabei
nicht auf. Trifft hingegen die Strahlungssonde auf einen irrhomogenen Bereich des
Halbleiterkristalls, also einen Bereich mit einem inneren elektrischen Feld, so
erfahren die erzeugten Ladungsträger ohne äußere angelegte Spannung durch dieses
innere Feld eine Bewegung und werden dabei, falls Ladungsträger beider Vorzeichen
gebildet wurden, nach ihren Vorzeichen voneinander getrennt. Die Bewegung der Ladungsträger
setzt sich als Verschiebungsstrom durch den nicht bestrahlten Teil des Halbleiterkristalls
fort und äußert sich in dem Auftreten einer Fotospannung, die in Verschiebungsrichtung
der Ladungsträger an der Halbleiteroberfläche auftritt und dort abgenommen werden
kann.
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Das Auftreten einer Fotospannung in Halbleiterkristallen aus homogenem
Grundmaterial und einem einheitlichen Leitungstypus gibt unmittelbar einen Hinweis
auf die Anwesenheit von Dotierungsinhomogenitäten, die mit dem Auftreten eines inneren
elektrischen Feldes verbunden sind. Demnach kann die Fotospannung als ein Maß der
in einem solchen Halbleiterkristall auftretenden Dotierungsinhomogenitäten angesehen
werden. In den meisten Fällen wird man es nur mit Dotierungsinhomogenitäten zu tun
haben. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, daß bei Halbleiterkristallen,
welche aus zwei oder mehreren verschiedenen Halbleitern zusammengesetzt sind, eine
Fotospannung auftritt, die dann durch eine örtliche unterschiedliche Breite des
verbotenen Bandes hervorgerufen sein kann. Falls das Auftreten einer Fotospannung
nur diesem Effekt zuzuschreiben ist, kann die Fotospannung wiederum als eindeutiges
Maß für die Variation der Breite des verbotenen Bandes, also auch für die Inhomogenitäten
der Zusammensetzung des Halbleitergrundmaterials gewertet werden. Hat allerdings
ein solcher Halbleiterkristall zusätzlich neben Variationen der Bandbreite auch
noch Variationen der Dotierungskonzentration, so entsteht eine resultierende Fotospannung,
die sich aus den Fotospannungen der beiden Effekte zusammensetzt. Dann müssen jedoch
andere bekannte Meßverfahren (Bandabstandsbestimmung) herangezogen werden, um beide
Effekte voneinander zu trennen.
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Bei den meisten der üblichen Herstellungsweisen stabförmiger Halbleiterkristalle
kristallisiert das Halbleitermaterial aus einer Schmelze unter Beibehaltung einer
axialen Wachstumsrichtung an einen Keimkristall an. Deshalb sind in den einzelnen
Querschnittsebenen der gebildeten Stäbe im allgemeinen homogene Verhältnisse zu
erwarten, während in axialer Richtung mit dem Auftreten irrhomogener Verhältnisse
zu rechnen ist. Dies gilt sowohl für Kristalle, die durch Kristallziehen hergestellt
sind, als auch für Stäbe, die durch das tiegellose Zonenschmelzen behandelt sind.
Da das Zonenschmelzen in der Praxis wohl stets angewendet wird, kann sich die weitere
Darstellung des Verfahrens nach der Erfindung auf den Fall von Halbleiterstäben
beziehen, die innerhalb der einzelnen Querschnittsebenen praktisch homogen sind.
In anderen Fällen ist zwar der Nachweis von Inhomogenitäten ebenfalls möglich, ihre
exakte Bestimmung gestaltet sich jedoch äußerst umständlich und erfordert eine spezielle
Diskussion des jeweiligen Falles, so daß hierauf nicht mehr eingegangen werden soll.
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Hingegen ist die Auswertung verhältnismäßig einfach, wenn die Variationen
der Konzentration des Dotierungsstoffes oder der Zusammensetzung des Grundmaterials
nur in Längsrichtung des Stabes auftreten, der die Koordinate x (von dem einen der
beiden Stabenden aus gerechnet) zugeordnet werden soll. Dann wird eine konstante,
zweckmäßig ein schmales zylindrisches Teilgebiet der Länge d x des Halbleiterstabes
erfassende Bestrahlungssonde parallel zur Achse des zu untersuchenden Halbleiterstabes
über die Oberfläche des Stabes geführt, und es werden die Werte der hierdurch an
den Enden des Halbleiterstabes auftretenden Fotospannung U (x) in Abhängigkeit von
der Lage x der Bestrahlungssonde auf dem Halbleiterkristall bestimmt. Es ist dabei
zweckmäßig, wenn die Strahlung möglichst tief in den Halbleiterkristall eindringt.
Aus diesem Grunde wird die Anwendung einer Strahlung mit mindestens einem erheblichen
Anteil an Infrarotstrahlen empfohlen, z. B. Glühlampenlicht, da diese für Halbleiter,
wie z. B. Germanium und Silizium, eine höhere Eindringtiefe als sichtbares Licht
besitzen. Außerdem entsprechen die zur Abtrennung von Ladungsträgern erforderlichen
Mindestenergien der Energie einer im Infrarotgebiet liegenden Strahlung (z. B. bei
Silizium einer Strahlung mit einer Wellenlänge von Z, = 1,1 mR), so daß bei Anwendung
einer Sonde mit Infrarotstrahlen einmal eine ausreichende Ladungsträgererzeugung
gewährleistet ist und außerdem bei Bestrahlung, die nur von einer Seite her erfolgt,
ein zylindrisches Teilgebiet der Länge -4x des zu untersuchenden Stabes von der
Strahlung praktisch vollkommen erfaßt wird.
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Wie bereits angegeben, wird die Strahlungssonde parallel zur Achse
des zu untersuchenden Halbleiterstabes entweder über die ganze Länge oder über ein
zu untersuchendes Teilgebiet des Stabes geführt und die den einzelnen Stellen x
der Bestrahlungssonde entsprechenden Werte U (x) der Fotospannung bestimmt. Je dichter
dabei die einzelnen Werte x liegen, an denen eine Messung vorgenommen wird, desto
genauer können Änderungen des Dotierungsgradienten erfaßt werden. Zur Erleichterung
der Feststellung der Stellung x der Bestrahlungssonde auf dem Halbleiterkristall
ist beispielsweise ein parallel zu dem zu untersuchenden Stab angeordneter Maßstab
vorgesehen. Im Interesse einer einfacheren Auswertung ist die nicht der Strahlungssonde
ausgesetzte Oberfläche
des Halbleiterstabes abgedunkelt. Bei zusätzlicher
Belichtung, beispielsweise durch Tageslicht, entsteht durch diese eine konstante
Fotospannung u, falls der Stab felderzeugende Inhomogenitäten aufweist. Diese addiert
sich zu der durch die Wirkung der Strahlungssonde auftretenden Fotospannung
U (x) zu einem resultierenden Wert V (x) = U (x) + u.
Dann muß zur
Bestimmung von U (x) der Wert u der ohne Strahlungssonde vorhandenen
Fotospannung unter Berücksichtigung des Vorzeichens von u von dem tatsächlich ermittelten
Wert 'U (x) abgezogen werden. Die weitere Auswertung geht von dem Wert U (x), also
der lediglich durch die Wirkung der Strahlungssonde hervorgerufenen Fotospannung
aus.
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Falls U (x) (und dann natürlich auch u) identisch verschwindet, ist
der zu untersuchende Stab homogen dotiert bzw. homogen zusammengesetzt.
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Hat hingegen die Fotospannung U (x) nicht überall den Wert
0, so ist dies nach dem Obigen als Anzeichen dafür zu werten, daß der Stab Inhomogenitäten
in axialer Richtung aufweist. Das Auftreten dieser Inhomogenitäten wiederum ist
mit einer Veränderung der Dichte der Majoritätsladungsträger v (x) verknüpft, die
demnach nicht konstant sein kann, sondern einen Gradienten in axialer Richtung besitzen
muß. Dieser Gradient grad v (x) ist seinerseits wiederum ein Maß für die auftretenden
Inhomogenitäten in x-Richtung. Es kann daher, wenn dieser Gradient bekannt ist,
unmittelbar auf die Größe der die Fotospannung U (x) hervorrufenden Inhomogenitäten
an der Stelle x geschlossen werden.
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Ein Maß für den Gradienten der Majoritätsladungsträgerdichte
v (x) an der Stelle x ist die durch die Bestrahlung hervorgerufene
Fotospannung U (x). Allerdings hängt, diese noch von der normalen Dichte der Majoritätsladungsträger
und der Dichte der durch die Bestrahlung zusätzlich erzeugten Majoritätsladungsträger
ab. Da diese Größen, insbesondere die zweite Größe, nicht bekannt ist und auch nicht
meßtechnisch ohne weiteres ermittelt werden kann, kann aus der Fotospannung
U (x) allein der Wert von grad v (x) nicht ermittelt werden.
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Wie theoretische Untersuchungen jedoch gezeigt haben, können diese
unbekannten Größen durch Einführung der Änderung A R (x), die der Gesamtwiderstand
des Stabes durch die Einwirkung des Lichtbündels am Ort x des Halbleiterstabes erfährt,
eliminiert werden. Unter Verwendung der Größe J R (x), auf deren meßtechnische Bestimmung
noch näher eingegangen wird, läßt sich der Gradient der Dichte der Majoritätsladungsträger
in Abhängigkeit von x unter Anwendung folgender Formel berechnen:
wo e die elektrische Elementarladung, D den Diffusionskoeffizienten der Majoritätsladungsträger
in dem betreffenden Halbleitermaterial und q (x) der Querschnitt des Stabes an der
von der Sonde bestrahlten Stelle x ist. Bei Stäben mit homogenem Querschnitt ist
q (x) konstant und gleicht dem Stabquerschnitt. Ändert sich der Stabquerschnitt
nur mäßig, so kann ohne großen Fehler ein Mittelwert q (x) eingesetzt werden. Methoden
zur Bestimmung von D sind an sich bekannt und brauchen deshalb hier nicht weiter
erörtert zu werden.
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Es ist notwendig, daß die Strahlungssonde bei der Bestimmung von U
(x) und _IR(x) nicht verändert wird. Es empfiehlt sich daher, die hierzu erforderlichen
Messungen unmittelbar nacheinander auszuführen. Wie bereits aus der Formel (1) hervorgeht,
ist die Widerstandsänderung, die sich durch die Bestrahlung mit der Sonde ergibt,
ebenfalls von x abhängig. Es muß also parallel zu den einzelnen Bestimmungen von
U (x) eine Messung von d R (x) erfolgen. Hierzu muß zunächst der Gesamtwiderstand
Ro des Stabes, der bei den Meßbedingungen, aber ohne Bestrahlung vorliegt, bestimmt
werden, was z. B. durch Bestimmung des Stromes J., der durch eine zwischen den Stabenden
angelegte Spannung V, erzielt wird, erfolgen kann. Falls der Stab während der Bestimmung
von U (x) abgedunkelt bleiben soll, muß die Messung von R, ebenfalls bei
abgedunkeltem Stab vorgenommen werden.
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Zur Bestimmung von d R (x) wird die Sonde in die Stellung x
auf dem Halbleiterstab gebracht und unmittelbar vor oder nach der Messung von
U (x) die Änderung d V(x) der an der Probe liegenden Gesamtspannung V, ermittelt,
die durch die Bestrahlung an der Stelle x hervorgerufen wird. Diese Änderung ergibt
sich als Differenz d V (x) = Vo-V (x) der ohne Bestrahlung zwischen
den Stabenden liegenden Spannung V, und der mit Bestrahlung an der Stelle x gegebenen
Spannung V (x). Es wird zur Vermeidung von Verwechslungen darauf hingewiesen, daß
U (x)
die von der Sonde hervorgerufene Fotospannung ist, die also ohne Anlegen
einer äußeren Spannung gemessen wird, während V (x) den Spannungsabfall des Halbleiterstabes
bedeutet, der durch einen durch eine äußere EMK hervorgerufenen Strom im Halbleiterstab
hervorgerufen wird, wenn die Sonde die Stellung x einnimmt. Wird die Sonde ausgeschaltet,
so geht der Wert von V (x) in den Wert von V, über.
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Der gesuchte Wert von R (x) ergibt sich dann einfach aus der Formel
wenn J, den durch die äußere EMK hervorgerufenen Strom ohne Bestrahlung bedeutet.
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Es wurde bereits oben darauf hingewiesen, daß es im Interesse der
Genauigkeit der Messungen vorteilhaft ist, wenn die Stellen x, an denen eine Messung
vorzunehmen ist, hinreichend nahe beieinanderliegen. Als weiterer Einfluß auf die
Genauigkeit des Meßergebnisses geht noch die in x-Richtung gemessene Länge 4 x des
Lichtbündels ein.
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Durch die Bestrahlung einer endlichen Zone d x des Halbleiterstabes
ermittelt man nämlich einen intregalen Mittelwert grad ),(x) des Gradienten
der Majoritätsladungsträgerdichte, der jedoch um so genauer mit dem tatsächlich
an der Stelle x lokal gegebenen Wert von grad v (x) übereinstimmt, je schmaler der
von der Zone erfaßte Bereich 4 x ist. Da es sich jedoch zunächst in den meisten
Fällen um eine vororientierende Untersuchung handelt, kann in einer ersten Meßreihe
mit einem Lichtbündel größeren Durchmessers (z. B. A x = 1/2 bis 1 cm) und mit einer
weniger dicht aufeinanderfolgenden Reihe der Meßstellen x gearbeitet werden, da
man im allgemeinen auch dann bereits einen Überblick über die Verteilung der Inhomogenitäten
längs der Stabachse gewinnt. Eine solche vororientierende Meßreihe gibt dann in
vielen Fällen bereits Aufschluß darüber, ob weitere Meßreihen mit während der einzelnen
Meßreihen konstanten, bei aufeinanderfolgenden Meßreihen
jedoch
immer schmaleren Bestrahlungssonden erforderlich sind, um die wahren Werte von grad
v (x) zu erhalten.
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Werden dann noch Messungen für erforderlich gehalten, so wird die
Fotospannung U (x), die Widerstandsänderung 4 R (x) und der Gradient der Dichte
),(x) der Majoritätsladungsträger in weiteren, mit einer in sukzessive aufeinanderfolgenden
Meßreihen immer schmaleren, jedoch während der einzelnen Meßreihen unverändert gehaltenen
Strahlungssonde so oft ermittelt, bis die in zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden
Meßreihen am gleichen x der Staboberfläche erhaltenen Werte von grad v (x)
überall keine oder nur geringe Unterschiede zeigen.
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Ist eine derartige Übereinstimmung der ermittelten Werte von grad
v (x) erzielt, dann hat man den an der Stelle x tatsächlich gegebenen Wert
von grad v (x)
und nicht mehr einen integralen Mittelwert ermittelt, mit dessen
Hilfe die Inhomogenitäten an der Stelle x im Halbleiterkristall exakt bestimmt werden
können. Wird an Stelle des genauen Wertes von grad v (x) mit einem Mittelwert gearbeitet,
so erhält man für diese ebenfalls nur einen gemittelten Wert.
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Aus dem Wert von grad p (x) kann auf das innere Feld an der
Stelle x des Halbleiterstabes geschlossen werden. Für den Zusammenhang der inneren
Feldstärke E (x) und den Verlauf der Majoritätsladungsträgerdichte gilt die
Beziehung
wo k die Bolzmannsche Konstante, T die absolute Temperatur des Halbleiters
an der Stelle x und e die elektrische Elementarladung ist. In dieser Formel kommt
neben den durch die obigen Messungen erhaltenen Gradienten der Majoritätsladungsträgerdichte
v (x) noch der Wert v (x) dieser Energiedichte vor. Dieser kann als
Mittelwert über einen gewissen Bereich des Halbleiterstabes, z. B. an der Stelle
x, mit den üblichen zur Bestimmung der Ladungsträgerdichte bekannten Methoden ermittelt
werden. Kennt man den für den Querschnitt x. geltenden Wert vo, so kann an jeder
Stelle x des Stabes v (x)
gemäß der Beziehung
ermittelt werden.
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Handelt es sich um den Fall, daß die felderzeugenden Inhomogenitäten
lediglich durch nicht allzu große Änderungen der Dotierungskonzentration hervorgerufen
werden, so gilt für den Gradienten der Konzentration der Dotierung c (x)
die Beziehung grad c (x) = grad v (x),
so daß unmittelbar bei Kenntnis
der wahren Dotierungskonzentration c. in einem beliebigen Querschnitt x. des Stabes,
die wahre Konzentration der Dotierung an jeder beliebigen Stelle x des Halbleiterstabes
vermöge der Beziehung
ermittelt werden kann.
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Handelt es sich um den Fall, daß das innere elektrische Feld lediglich
durch Variation der Bandbreite hervorgerufen wird, so ist auch die Ermittlung des
Bandabstandes an der Stelle x möglich. Sie ist jedoch mühsamer und soll deshalb
nicht näher dargestellt werden. In diesem Falle wird zudem die Diffusionskonstante
D, die in der Formel (1) verwendet wird, selbst eine Funktion von x, was dann bei
der Bestimmung von grad v (x) berücksichtigt werden muß.
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Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung
beschrieben. Der zu untersuchende abgedunkelte Halbleiterstab 1 von einheitlichem
Leitungstypus ist gemäß Fig. 1 mit seinen Enden durch zwei Elektroden 2 und 3 sperrfrei
kontaktiert. Ihm wird durch eine Gleichspannungsquelle 4 über einen Vorschaltwiderstand
S und einen Strommesser 6 ein elektrischer Strom zugeführt, welcher den Halbleiterstab
1 der Länge nach durchfließt. Zur Ermittlung des Spannungsabfalles längs des Halbleiterstabes
dient ein Spannungsmesser 7, vorzugsweise ein statisches Voltmeter mit geringem
Eigenstromverbrauch.
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Ein aus der Strahlung eines Infrarotstrahlers oder einer Glüh- bzw.
Bogenlampe ausgeblendetes, nach Durchgang durch die Sammellinse 8' paralleles Strahlenbündel
wird durch die Blendenöffnung 9' eines Schirmes 9 ausgeblendet und (gegebenenfalls
unter Anwendung bekannter optischer Mittel) auf eine Zone der Länge d x des
Halbleiterstabes fokussiert und beispielsweise durch Verschiebung des Schirmes 9
parallel zur Achse des Halbleiterstabes 1 über dessen Oberfläche entlanggeführt.
Zur Ermittlung des Spannungsabfalles V (x) wird der Schalter 10 geschlossen,
so daß der durch die Gleichspannungsquelle 4 erzeugte Strom über den Halbleiterstab
1 fließt. Zunächst wird ohne Bestrahlung die Spannung V, und der Strom J, bestimmt.
Dann wird das Strahlenbündel auf eine Stelle x des Halbleiterstabes, vorzugsweise
an dem einen Stabende, eingestellt und der zu dieser Stelle x gehörende Wert des
Spannungsabfalles V (x) und mittels der Formel (2) d R (x) ermittelt. Schließlich
wird der Schalter 10 geöffnet und die Fotospannung U (x) bestimmt. Daraufhin
wird die Sonde auf eine benachbarte Stelle x1 eingestellt und die bereits beschriebene
Messung wiederholt. Dieses Verfahren wird über die gesamte Länge des Stabes durchgeführt.
Um bei weiteren Meßreihen mit schmäleren Sonden arbeiten zu können, ist die Blende
9' des Schirmes 9 regelbar.
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Es ist auch möglich, die Fotospannung U (x) mittels eines Oszillographen
11 zu messen. Hierbei muß jedoch die Fotospannung U (x) eine Wechselspannung
sein, die am einfachsten durch eine impulsartige oder intermittierende Bestrahlung
hervorgerufen wird. Zur Messung von d R (x) kann die Bestrahlung konstant
oder intermittierend sein. Eine intermittierende Strahlung kann z. B. durch rasches
periodisches Ein- und Ausschalten der Strahlungsquelle 8 erzeugt werden. Während
der Bestimmung zweier zusammengehörender Werte U (x) und V (x) ist
es notwendig, die jeweils bestrahlte Länge d (x) des Halbleiterkristalls und die
Bestrahlungsstärke, bei einer intermittierenden Bestrahlung die Zeitabhängigkeit
und das Maximum der Bestrahlungsstärke, unverändert beizubehalten. Es ist deshalb
zweckmäßig, während der einzelnen Meßreihen mit einer unveränderten Strahlungssonde
zu arbeiten.
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In der Fig. 2 ist eine andere Schaltung, die unter Anwendung von Hochfrequenz
arbeitet, dargestellt. Die stabförmige Halbleiterprobe 21 ist an ihren Enden durch
Elektroden 22 und 23 kapazitiv an eine
Hochfrequenzquelle 24 angeschlossen,
so daß eine direkte Kontaktierung des Halbleiterkörpers und damit die Möglichkeit
einer hierdurch hervorgerufenen Beeinflussung des Halbleiterstabes entfällt. Die
Probe 21 ist mittels eines Schalters 25 von der Probe 21 abschaltbar. Der Oszillograph
27 mißt ohne Bestrahlung die Spannung V," an der Probe, bei Bestrahlung und geschlossenem
Schalter 25 die bei Bestrahlung der Stelle x vorliegende Spannung V (x),
bei geöffnetem Schalter die durch Bestrahlung erzeugte Fotospannung U (x). Bei Verwendung
einer solchen Anordnung muß die Bestrahlung intermittierend, z. B. impulsartig mit
genügend hoher Frequenz erfolgen, damit die entstehende Fotowechselspannung U (x)
über die Koppelkapazitäten 22 und 23 übertragen wird.