Измеренное или эффективное время жизни носителей определяется объемным и поверхностным временем жизни по следующей формуле:
Именно поэтому поверхностные свойства, особенно скорость поверхностной рекомбинации S, оказывают огромное влияние на измеряемое время жизни. Данная особенность может быть использована для исследования поверхностных свойств различных материалов. Термически образованный оксид кремния (SiNX) часто используется для пассивации Cz-si, Fz-si или mc-si, что означает сильное понижение скорости поверхностной рекомбинации. Однородной данного пассивирующего слоя может быть исследована через измерение времени жизни. Основная цель – это измерение однородности пассивации с высоким разрешением.
С помощью измерителей моделей MDPmap, MDPpro и MDPinline предоставляется возможность исследования однородности пассивирующего слоя с очень высоким разрешением, ограниченным только диффузионной длиной носителей заряда. Особенно важно это для высококачественных материалов с большим объемным временем жизни, в которых поверхностная рекомбинация является доминирующей – поэтому каждое отличие в карте времени жизни связано именно с наличием неоднородности пассивации.
Рис. 1. Пример анализа Cz-si подложки, пассивированной оксидом, с градиентным переходом толщины оксида.
Проведение измерений на другой длине волны или образца другой толщины позволяет сделать хорошую оценку скорости поверхностной рекомбинации. Если качество образца очень высокое, как, например, у Fz-si, то скорость поверхностной рекомбинации можно определить из измеренного времени жизни, предполагая, что объемное время жизни зависит только от Оже-рекомбинации.
Кроме того измерители моделей MDPmap, MDPpro и MDPinline могут использоваться для измерения однородности пассивирующего слоя прямо на линии производства – это позволяет оптимизировать технологический процесс.
Для аппроксимации объемного времени жизни из общего измеренного, для непассивированных брусков используется следующее уравнение:
, где d – толщина образца
α – величина, обратно пропорциональная глубине проникновения (α = a/s, s – скин-глубина микроволны; a – эмпирический фактор, который был определен путем сравнения с пассивированными подложками из того же бруска)
L – диффузионная длина
D – диффузионный коэффициент
S – скорость поверхностной рекомбинации для поверхности среза (S = 2×105)
Прибор для определения времени жизни носителей эпитаксиальных кремниевых тонкопленочных слоев