Terahertz Time Domain Ellipsometry 777x375 1 2
Thông tin công nghệ

Phép đo Ellipsome trong miền thời gian THz có độ chính xác cao được phát triển cho chất bán dẫn có khoảng cách rộng

Hình ảnh giản đồ của ellipsometry miền thời gian Terahertz. Tín dụng: Đại học Osaka

Trong các ứng dụng thiết bị bán dẫn, nhu cầu ngày càng tăng đối với các chất bán dẫn có nồng độ hạt tải điện rất cao. Các thông số vật liệu bán dẫn, cụ thể là mật độ hạt tải điện và độ linh động, là những gì chủ yếu xác định hiệu suất của thiết bị. Do đó, điều quan trọng là phải xác định chính xác mật độ hạt tải điện và độ linh động của chất bán dẫn để phát triển các ứng dụng thiết bị của nó.

Việc sử dụng sóng THz, hoặc bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 300 µm và tần số khoảng 1 THz, trong thử nghiệm không phá hủy của chất bán dẫn đã không ngừng mở rộng. Các hạt tải điện tự do trong vật liệu hấp thụ bức xạ THz, giúp ước tính các đặc tính điện của chất bán dẫn sử dụng sóng THz.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Osaka, phối hợp với Nippo Precision Co., Ltd., đã phát triển một hệ thống đo ellipsome miền thời gian THz (Tera Evaluator®) giúp mở rộng phạm vi nồng độ sóng mang có thể đo được bằng sóng THz lên đến ~ 10 20 cm -3 và có khả năng cao hơn bằng cách cải thiện độ chính xác của kỹ thuật quang học nói trên. Trong phép đo ellipsome miền thời gian THz, các xung THz phân cực tuyến tính là tới trên một mẫu và cường độ điện trường của sóng THz phản xạ dưới dạng một hàm của thời gian được đo. Cụ thể, các sóng phản xạ phân cực theo phương song song ( p ) và vuông góc ( s ) với mặt phẳng tới được quan tâm.

Tỷ lệ giữa các thành phần phân cực ps mang lại thông tin về khả năng cho phép điện của mẫu, cho phép đánh giá mật độ hạt tải điện và độ linh động. Do đó, không giống như quang phổ miền thời gian THz, phép đo ellipsome miền thời gian THz không yêu cầu các phép đo tham chiếu qua khẩu độ hoặc gương chuẩn.

Tera Evaluator® sử dụng cấu hình quang học của máy phân tích xoay mẫu phân cực, trong đó hướng góc của máy phân tích thay đổi từ 0 ° đến 360 ° với gia số 15 °. Kỹ thuật đa góc này được sử dụng để loại bỏ các sai số hệ thống từ biên độ và pha của điện trường THz được phát hiện trong phân tích, kỹ thuật này mới được sử dụng trong phép đo ellipsome miền thời gian THz. Phương pháp hiệu chỉnh mới này cải thiện độ chính xác của phép đo ellipsome trong miền thời gian THz lên hơn mười lần. Do đó, nồng độ hạt tải điện tối đa có thể được đánh giá cao hơn 2 bậc cường độ so với thông thường được báo cáo bằng cách sử dụng các kỹ thuật miền thời gian THz khác.

Để minh chứng, các nhà nghiên cứu đã đánh giá chất bán dẫn khe hở rộng Gali nitride (GaN), là một trong những chất bán dẫn công nghệ quan trọng nhất hiện nay trong các thiết bị điện tử công suất khác nhau cũng như các thiết bị 5G. GaN cũng là vật liệu ứng cử viên hàng đầu cho các thiết bị 6G trong tương lai hoạt động trên 100 GHz. Trong một ấn phẩm của Báo cáo Khoa học , họ cho thấy rằng hệ thống đo ellipsome miền thời gian THz có độ chính xác cao hiệu quả trong việc đánh giá mật độ sóng mang lên đến 10 20 –10 21 cm -3với độ chính xác và độ chính xác vượt trội, đây là một thách thức khi sử dụng THz sóng, đặc biệt là ở độ dẫn điện rất cao. Các tinh thể GaN khảo sát được chế tạo bằng phương pháp tăng trưởng tinh thể cũng được phát triển tại Đại học Osaka được gọi là kỹ thuật hạt điểm thông qua phương pháp Na-flux, phương pháp này tạo ra các tinh thể GaN chất lượng cao.

Hệ thống đo ellipsome miền thời gian THz có độ chính xác cao được dự đoán sẽ hữu ích rộng rãi trong việc xác định đặc tính chính xác, không xâm lấn của các chất bán dẫn khác nhau có nồng độ hạt tải điện rất cao.

Tham khảo: “Phép đo ellipsome miền thời gian Terahertz với độ chính xác cao để đánh giá các tinh thể GaN với mật độ hạt tải điện lên đến 10 20 cm -3 ” ngày 15 tháng 9 năm 2021, Báo cáo Khoa học .
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-97253-z

Tài trợ: Chương trình tài trợ hỗ trợ nghiên cứu và phát triển của METI Monozukuri cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.