Analyse d'une méthode D.L.T.S. utilisant une détection synchrone mesurant l'harmonique deux du signal de capacité

Abstract

2014 Nous décrivons une méthode D.L.T.S. utilisant une détection synchrone dont la mise en oeuvre est simple ; cette méthode réduit l'influence sur les mesures de la réponse transitoire du capacimètre et élimine la composante continue de la capacité. La détection de l'harmonique deux présente alors une meilleure sélectivité que la détection du fondamental. La limitation à une demi-période du signal de capacité à l'entrée de la détection synchrone réduit le bruit de fond pour les coefficients de Fourier a1, a2, b2 de ce signal. Une seule remontée de température est suffisante pour déterminer la signature des défauts. Nous caractérisons trois défauts d'énergie d'activation respective : 0,22 ; 0,29 ; 0,39 eV dans un échantillon de Ga As multi-implanté en oxygène. Abstract. 2014 A D.L.T.S. method using a lock-in amplifier is described whose setting up is simple. This method reduces the influence of the capacimeter transient response upon measurements and suppresses the direct component of the capacitance signal. The detection of second harmonic permits a better selectivity than the detection of the fundamental. Limiting to half a period the capacitance signal steps down the noise in measuring the Fourier coefficients a1, a2, b2 of this signal. A single temperature scanning is sufficient for determining the defect « signature ». By way of example three defects are characterized in an oxygen multi-implanted Ga As sample : respective activation energy of them are 0.22, 0.29 and 0.39 eV.

Méthode DDLTS utilisant une détection synchrone : application au GaAs implanté en oxygène

“…Les auteurs précédents utilisent la méthode DLTS de Lang [4] : ils enregistrent d'abord deux spectres DLTS puis en font la différence ce qui nécessite un double appareillage par rapport à la méthode classique de Lang. Comme des mesures de DLTS peuvent être effectuées en utilisant une détection synchrone sélective [5,6], nous allons montrer que la méthode DDLTS peut aussi être réalisée avec une seule détection synchrone sélective, c'est-à-dire sans double appareillage.…”

“…1 b) ; un échantillonneur-bloqueur permet de n'appliquer ce signal de sortie du capacimètre à l'entrée de la détection synchrone que pendant une durée to (Fig. 1c) avec un retard td = 1,6 ms [6] par rapport à la fin de l'impulsion de tension de polarisation : on rend ainsi négligeable l'influence de la réponse transitoire du capacimètre sur les mesures. Le signal de commande de l'échantillonneur-bloqueur (Fig.…”

“…Posons Ci(t) = BS/W1(t) (S : aire de la diode) et AC,(t) = Cl(t) -Ci(-td). Lorsque N,(x) « ND nous avons xD1(t) ~ xo1( -td), ND = NO(W1( -td)) et C1(t) ~ Cl ( -td) = Co ; dans ce cas nous déduisons de l'équation (6) :…”

“…Les maxima a,,., h1,m de ces coefficients ainsi que les valeurs xm de x correspondantes sont, dans le cas B = 1, représentés en fonction de la fréquence sur la figure 3 ; nous verrons par la suite que a,,., h1,m et x. sont nécessaires pour déterminer les taux d'émission en en fonction de la température. Les coefficients de Fourier ne dépendent de m que par le terme exp(-03C9td/x), leurs maxima a,,., bi,m diminuent lorsque la fréquence de mesure croît ; comme pour la méthode DLTS [6] cette diminution des amplitudes Fig. 3. -Variations en fonction de la fréquence, aux valeurs de to = To/4 et to = 3 To/8, de : -l'amplitude maximale de a 1 et de b 1 (B = 1 ) ; -xm, valeur de x = roi en correspondant à ces maxima.…”

“…Dans la méthode DDLTS le signal est produit par la différence entre les courbes ABCD et A' B' CD (Fig. 5 [6] après la fin de tension de polarisation; pour rendre négligeable ce signal transitoire, l'échantillonneur-bloqueur n'applique le signal de capacité à l'entrée de la détection synchrone qu'avec un retard de 1,6 ms sur la fin de l'impulsion de polarisation. L'ensemble des appareils du montage est piloté par un microordinateur.…”