ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И ДИЭЛЕКТРИКОВ

 

32 часа                                             профарабан А.П.

 

ВВЕДЕНИЕ.

 Задачи, структура и программа данного курса. ОСНОВЫ ОПТИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА. Оптические константы. твердого тела. Электромагнитная волна, ее описание и поведение на границе раздела двух фаз (сред). Отражение на границе раздела воздух-проводящая среда. Многократные отражения в тонких пленках и интерференционные явления в них. Процессы поглощения и излучения твердым телом. Механизмы поглощения. Коэффициенты поглощения и излучения при оптических переходах зона-зона. Прямые и непрямые переходы. Экситонное поглощение. Сингулярности Ван-Хова. Спектры поглощения и отражения. Зависимость края поглощения от температуры и давления. Поглощение и отражение в электрическом поле. Особенности поглощения света в тонких диэлектрических пленках. Оптические резонаторы.

 

     ИК-СПЕКТРОСКОПИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР. Измерение ИК-спектров пропускания слоев в поляризованном излучении. Измерение ИК-спектров отражения-поглощения слоев на поверхности металлов, полупроводников и диэлектриков. Измерение ИК-спектров отражения-поглощения на границе раздела металл-полупроводник. Сравнение интенсивностей полос в ИК-спектрах, полученных с помощью различных методик. Интерпретация ИК-спектров сверхтонких слоев. Форма и интенсивность полос в ИК-спектрах пропускания и отражения-поглощения, измеренных в поляризационном излучении и их изменения в зависимости от оптических свойств подложки. Техника и методика регистрации ИК-спектров сверхтонких слоев. Основные принципы работы ИК-спектрометра, Фурье и лазерного спектрометра. Специальные приставки к стандартным ИК-спектрометрам. Параметры слоистых структур, определяемые методом ИК-спектроскопии.

 

     ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР. Основные принципы эллипсометрических измерений. Общие принципы решения обратных задач. Выбор модели для решения обратной задачи. Однослойная и двухслойная модели и области их применения. Определение толщины и показателя преломления диэлектрических слоев на поверхности полупроводников. Многоугловые измерения и измерения на разных длинах оптического поляризованного

излучения. Исследование межфазовых границ полупроводник электролит. Исследование процессов адсобции, анодного и термического окисления. Исследование межфазовой границы полупроводник-диэлектрик. Эммирсионная эллипсометрия  и ее возможности. Определение толщины переходной области полупроводник-диэлектрик. Техника и методика эллипсометрических исследований. Конструкция промышленных эллипсометров и специальные приставки для их усовершенствования.

           

     ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР. Общие представления о люминесценции твердых тел. Различные виды люминесценции. Фотолюминесценция слоистых структур. Спектры свечения и спектры возбуждения люминесценции. Поляризованная фотолюминесценция. Катодолюминесценция. Спектры свечения и их зависимость от энергии возбуждающих электронов. Электролюминесценция. Инжекционная и ударная люминесценция. Спектральное распределение электролюминесценции тонких диэлектрических слоев на поверхности полупроводников (металлов). Использование электролюминесценции для исследования электронных процессов, протекающих в тонких диэлектрических слоях на поверхности полупроводников в сильных электрических поляхравнение вида спектральных распределений, полученных при различных способах ее возбуждения. Экспериментальная аппаратура и методика люминесцентных исследований. Возможные способы анализа экспериментальных спектров люминесценции.

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

 

1. В.А.Скрышевский, В.П.Толстой. Инфракрасная спектроскопия   полупроводниковых структур. Киев. Изд. «Лыбидь» 1991.

2. Р.Р.Резвый Эллипсометрия в микроэлектронике. М., Радио и связь, 1983.

3. А.В.Ржанов, К.К.Свиташев, А.И.Семененко и др. «Основы эллипсометрии» Новосибирск, Наука,1979 г.

4. П.Кюри Люминесценция кристаллов. М., ИЛ 1961.Т.

5. Мосс, Г.Баррел, Б.Эллис. Полупроводниковая оптоэлектроника. М., Мир, 1976.

6. Э.Розеншнер, Б.Винтер «Оптоэлектроника», серия «Мир электроники», Москва, издехносфера, 2004, с.591.

7. В.Н.Мартынов, Г.И.Кольцов. «Полупроводниковая оптоэлектроника, М.    МИСИС, 1999, с.400.