"April/2018 - Entwicklung eines Messverfahrens für die Lebensdauer von Minoritätsladungsträgern in Silizium- und Germaniumkristallen"

Ein neu entwickeltes Auswertungsverfahren gestattet es die Lebensdauer von Minoritätsladungsträgern abzubilden. Die Möglichkeit gleichzeitig Defekte, Widerstandsinhomogenitäten und Trägerlebensdauerverteilung zu visualisieren, ist der Hauptvorteil des verbesserten kombinierten LPS & SPL-Systems. Damit lassen sich Unsicherheiten bei der Dateninterpretation vermeiden, die bei separaten Messungen auftreten können.

Elektrisch aktive Defekte in Silizium- oder Germaniumkristallen können durch Lateral Photovoltage Scanning (LPS) oder Scanning Photoluminescence (SPL) sichtbar gemacht werden. Beide Methoden wurden am IKZ konzipiert, weiterentwickelt und zur Charakterisierung routinemäßig eingesetzt, um Defekte, wie Korngrenzen, Versetzungen oder inhomogene Fremdstoffverteilungen (Striations) abzubilden.

Struktur- und Verunreinigungsdefekte verstärken die Ladungsträgerrekombination in Halbleitern. Wenn ein angeregtes Elektron-Loch-Paar an einen solchen Defekt rekombiniert, d.h. sich gegenseitig aufhebt, wird Energie, in Form von Licht oder Wärme freigesetzt. Je länger die Ladungsträger von der Rekombination verschont bleiben, desto länger ist ihre "Lebensdauer" die ein wichtiger Qualitätsparameter ist.

Das neue System, ausgestattet mit zwei Festkörperlasern mit variabler Leistung, deren Laserstrahlen zusätzlich fokussiert werden können, ermöglicht es Rekombinationszentren und ihre Auswirkungen auf die Lebensdauer ortsaufgelöst über die Probenfläche zu ermitteln.
Aufgabe des Messplatzes ist es, mit Hilfe der gleichzeitig gemessenen LPS- und SPL-Signale, Rekombinationszentren, die für die Qualität des Halbleitermaterials mit entscheidend sind, im 2D-Scan sichtbar zu machen und quantitativ zu vermessen. Dies ist für einkristallines und multikristallines Silizium interessant sowie für Germanium- und Silizium-Germanium-Mischkristalle.

Da sich Rekombinationszentren generell nachteilig auf die Qualität der in der Photovoltaik oder Elektronik eingesetzten Bauelemente auswirken, ist die Möglichkeit Rekombinationszentren zu visualisieren und ihren Ursprung zu verstehen ein wichtiger Bestandteil der Forschung im Bereich der Halbleiterkristallzüchtung.

 

Die LPS / SPL Forschungsarbeiten werden am IKZ in enger Zusammenarbeit mit der Firma LPCon durchgeführt:
https://www.lpcon.com/


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