Thermally Stimulated Capacitance (TSCAP) in p-n Junctions

Abstract

High-frequency small-signal capacitances of semiconductor junction vs temperature, from the initial conditions of filled and emptied traps in the junction depletion region, are used to determine the trap concentration and the thermal activation energies of trapped electrons and holes. Illustrations are given for silicon N + P diodes doped with gold impurity or irradiated with 1-MeV electrons, showing the room-temperature annealing for the latter.

Tutorial: Junction spectroscopy techniques and deep-level defects in semiconductors

“…4 TSC and TSCAP measurements are compared. 24 In this case the sample is a n + p Si diode doped with Au. As the n-type region has a very high carrier concentration (hence the designation is n + ), so the depletion region spreads predominantly into the p-region and the experiment explores the properties of traps in the p-region which in this case are hole traps.…”

Charge Relaxation Based Integral–differential Method of Semiconductor Energy Level Temperature Spectroscopy

“…Далее введем обозначения: 1/σ n s n = η и (E c − E t ) = = ∆E t ; в результате формула (1) примет вид (2) где b = k/q; q -элементарный заряд; ∆E t выражено в эВ.…”

“…C b (T) = = const; C t -емкость донорных центров с глубокими уровнями; R t -сопротивление перезарядке глубо-ких уровней; C 0 -емкость входного конденсатора, создающего режим инжекции в ОПЗ малого заряда Q 0 = UC 0 ; U -амплитуда входного напряжения ме-андра. Постоянная времени перезарядки глубоких центров R t C t выражается формулой (2).…”

“…Другим распространенным методом является метод термо-стимулированной емкости (ТСЕ, TSCAP -thermally stimulated capacitance) [2,3]. Этот метод тру-доемкий: необходимы, по крайней мере, температурные измерения при двух режимах:…”

“…Он предназначен для определе-ния параметров мелких и средних энергетических уровней зарядо-вых центров примеси, точечных дефектов и комплексов в области пространственного заряда (ОПЗ) барьерной полупроводниковой структуры на основе широкозон-ных полупроводников (AlGaN/ InGaN/GaN, AlInGaP) и глубоких уровней в полупроводниках со средней шириной запрещенной зоны (Si, GaAs). В отличие от ра-бот [1,2], перезарядка энергетиче-ских уровней запрещенной зоны осуществляется приложением к барьерной структуре на основе исследуемого полупроводника меандра заряда малой амплитуды, аппаратным интегрированием и последующим дифференцированием по длитель-ности возбуждающего импульса изменяющегося во времени заряда энергетических уровней.…”