डीप लेवल ट्रांसिएंट स्पेक्ट्रोस्कोपी (डीएलटीएस)

डीप लेवल ट्रांसिएंट स्पेक्ट्रोस्कोपी (डीएलटीएस) एक प्रकार का प्रायोगिक उपकरण है जिसका उपयोग अर्धचालकों (सेमीकंडक्टर) में विद्युत रूप से सक्रिय विकारों (चार्ज कैरियर ट्रैप के रूप में जाना जाता है) का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। डीएलटीएस (DLTS) मौलिक विकार मापदंडों को स्थापित करता है और उनकी एकाग्रता को मापता है। कुछ मापदंडों को उनकी पहचान और विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले विकार "उंगलियों के निशान" (फिंगर प्रिंट) के रूप में माना जाता है।

डीएलटीएस (DLTS) एक साधारण वैद्युतक उपकरण (इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस) के आवरक आवेश (स्पेस चार्ज) (अवक्षय क्षेत्र) क्षेत्र में उपस्थित विकारों की जांच करता है। शोट्की डायोड या पी-एन जंक्शन को सबसे अधिक प्रयोग में लाये जाते है। वोल्टेज पल्स, माप प्रक्रिया में स्थायी आवेश डायोड उत्क्रम ध्रुवीकरण वोल्टेज में विक्षुब्ध पैदा करता है। वोल्टेज पल्स स्पेस चार्ज क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र को कम करता है और अर्धचालक से मुक्त वाहक को इस क्षेत्र में प्रवेश करने और उनके गैर-संतुलन चार्ज राज्य के कारण विकारों को पुनः ठीक करने अनुमति देता है। पल्स के बाद, जब वोल्टेज अपने स्थायी अवस्था मान पर लौटता है, तो विकार तापायनिक (थर्मल) उत्सर्जन प्रक्रिया के कारण फंसे हुए वाहक का उत्सर्जन फिरसे करने लगते हैं। तकनीक उपकरण आवरक आवेश (स्पेस चार्ज) क्षेत्र धारिता (कैपेसिटेंस) को देखती है जहां विकार स्तिथि आवेश (डिफेक्ट चार्ज स्टेट रिकवरी) पुनः धारिता (कैपेसिटेंस) क्षणिक (ट्रांसिएंट) का कारण बनती है। डिफेक्ट चार्ज स्टेट रिकवरी के बाद वोल्टेज पल्स को साइकल किया जाता है, जिससे दोष रिचार्जिंग प्रक्रिया विश्लेषण के लिए विभिन्न संकेत प्रसंस्करण (सिग्नल प्रोसेसिंग) विधियों के एक आवेदन की अनुमति मिलती है।

डीएलटीएस (DLTS) तकनीक में लगभग किसी भी अन्य अर्धचालक नैदानिक (सेमीकंडक्टर डायग्नोस्टिक) ​​तकनीक की तुलना में अधिक संवेदनशीलता है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन में, यह पदार्थ  समूह परमाणुओं के एक अंश से 1012 तक की सांद्रता में अशुद्धियों और विकारों  का पता लगा सकता है। इस विशेषता ने, इसको सरल तकनीकी  डिजाइन के कारण, इसे अनुसंधान प्रयोगशालाओं और अर्धचालक सामग्री उत्पादन कारखानों में बहुत लोकप्रिय बना दिया।

डीएलटीएस (DLTS) तकनीक का  प्रारम्भ डेविड वर्न लैंग ने 1974 में बेल लेबोरेटरीज में किया था। 1975 में लैंग को एक अमेरिकी पेटेंट प्रदान किया गया था।

पारंपरिक डीएलटीएस (DLTS)
पारंपरिक डीएलटीएस में कैपेसिटेंस ट्रांसएंट्स की जांच एक लॉक-इन एम्पलीफायर का उपयोग करके की जाती है या डबल बॉक्स-कार औसत तकनीक जब नमूना तापमान धीरे-धीरे भिन्न होता है (आमतौर पर तरल नाइट्रोजन तापमान से लेकर कमरे के तापमान 300 K या उससे अधिक की सीमा में)। उपकरण संदर्भ आवृत्ति वोल्टेज पल्स पुनरावृत्ति दर है। पारंपरिक डीएलटीएस विधि में यह आवृत्ति कुछ स्थिरांक (उपयोग किए गए हार्डवेयर के आधार पर) से गुणा की जाती है, जिसे दर विंडो कहा जाता है। तापमान स्कैन के दौरान, चोटियां तब दिखाई देती हैं जब कुछ दोषों से वाहक की उत्सर्जन दर दर खिड़की के बराबर होती है। बाद के डीएलटीएस स्पेक्ट्रा माप में विभिन्न दर खिड़कियों को स्थापित करके एक अलग तापमान प्राप्त करता है, जिस पर कुछ विशेष शिखर दिखाई देता है। उत्सर्जन दर और इसी तापमान जोड़े का एक सेट होने से एक अरेहेनियस प्लॉट बना सकता है, जो थर्मल उत्सर्जन प्रक्रिया के लिए दोष सक्रियण ऊर्जा की कटौती के लिए अनुमति देता है। आमतौर पर यह ऊर्जा (कभी -कभी दोष ऊर्जा स्तर कहा जाता है) प्लॉट इंटरसेप्ट वैल्यू के साथ -साथ इसकी पहचान या विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले दोष पैरामीटर होते हैं। कम मुक्त वाहक घनत्व चालन के साथ नमूनों पर एक डीएलटीएस विश्लेषण के लिए भी उपयोग किया गया है। पारंपरिक तापमान स्कैन डीएलटी के अलावा, जिसमें एक निरंतर आवृत्ति पर डिवाइस को स्पंदन करते समय तापमान बह जाता है, तापमान को स्थिर रखा जा सकता है और स्पंदन आवृत्ति को स्वीप किया जा सकता है।इस तकनीक को फ़्रीक्वेंसी स्कैन डीएलटी कहा जाता है। सिद्धांत रूप में आवृत्ति और तापमान स्कैन डीएलटी को समान परिणाम प्राप्त करना चाहिए।आवृत्ति स्कैन डीएलटी विशेष रूप से उपयोगी है जब तापमान में एक आक्रामक परिवर्तन डिवाइस को नुकसान पहुंचा सकता है।एक उदाहरण जब आवृत्ति स्कैन को उपयोगी दिखाया जाता है, तो यह है कि पतले और संवेदनशील गेट ऑक्साइड के साथ आधुनिक एमओएस उपकरणों का अध्ययन करने के लिए।

डीएलटीएस का उपयोग क्वांटम डॉट्स और पेरोव्साइट सौर कोशिकाओं का अध्ययन करने के लिए किया गया है।

MCTS और अल्पसंख्यक-वाहक डीएलटीएस (DLTS)
Schottky डायोड के लिए, एक रिवर्स बायस पल्स के आवेदन द्वारा अधिकांश वाहक जाल देखे जाते हैं, जबकि अल्पसंख्यक वाहक जाल तब देखे जा सकते हैं जब रिवर्स बायस वोल्टेज दालों को उपरोक्त अर्धचालक बैंडगैप वर्णक्रमीय रेंज से फोटॉन ऊर्जा के साथ हल्के दालों के साथ बदल दिया जाता है। इस विधि को अल्पसंख्यक वाहक क्षणिक स्पेक्ट्रोस्कोपी (MCTS) कहा जाता है।अल्पसंख्यक वाहक जाल को आगे के पूर्वाग्रह दालों के आवेदन द्वारा पी-एन जंक्शनों के लिए भी देखा जा सकता है, जो अल्पसंख्यक वाहक को अंतरिक्ष चार्ज क्षेत्र में इंजेक्ट करते हैं। डीएलटीएस प्लॉट्स में अल्पसंख्यक वाहक स्पेक्ट्रा को आमतौर पर बहुसंख्यक वाहक ट्रैप स्पेक्ट्रा के संबंध में आयाम के विपरीत संकेत के साथ चित्रित किया जाता है।

लाप्लास डीएलटीएस (DLTS)
डीएलटीएस के लिए एक उच्च संकल्प लाप्लास ट्रांसफॉर्म डीएलटीएस (एलडीएलटीएस) के रूप में जाना जाता है।Laplace डीएलटीएस (DLTS) एक इज़ोटेर्मल तकनीक है जिसमें कैपेसिटेंस ट्रांसएंट्स को एक निश्चित तापमान पर डिजिटाइज़ और औसत किया जाता है।तब दोष उत्सर्जन दर संख्यात्मक तरीकों के उपयोग के साथ प्राप्त की जाती है, जो व्युत्क्रम लाप्लास परिवर्तन के बराबर होता है।प्राप्त उत्सर्जन दरों को एक वर्णक्रमीय भूखंड के रूप में प्रस्तुत किया जाता है। पारंपरिक डीएलटीएस की तुलना में लाप्लास डीएलटीएस का मुख्य लाभ ऊर्जा समाधान में पर्याप्त वृद्धि है जिसे यहां बहुत समान संकेतों को अलग करने की क्षमता के रूप में समझा जाता है।

लाप्लास डीएलटीएस के साथ संयोजन में डीएलटीएस दोष ऊर्जा स्तर के एक विभाजन में परिणाम देता है।गैर-समतुल्य अभिविन्यासों में दोषों का एक यादृच्छिक वितरण मानते हुए, विभाजन लाइनों की संख्या और उनकी तीव्रता अनुपात समरूपता वर्ग को दर्शाते हैं दी गई दोष।

MOS कैपेसिटर के लिए Lडीएलटीएस (DLTS) के अनुप्रयोग को एक ऐसी सीमा में डिवाइस ध्रुवीकरण वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जहां अर्धचालक से अर्धचालक-ऑक्साइड इंटरफ़ेस के लिए फर्मी स्तर को अर्धचालक बैंडगैप रेंज के भीतर इस इंटरफ़ेस को इंटरफेस करता है।इस इंटरफ़ेस में मौजूद इलेक्ट्रॉनिक इंटरफ़ेस राज्य ऊपर वर्णित दोषों के समान वाहक को फंसा सकते हैं।यदि इलेक्ट्रॉनों या छेदों के साथ उनका अधिभोग एक छोटे वोल्टेज पल्स से परेशान होता है, तो डिवाइस कैपेसिटेंस पल्स के बाद अपने प्रारंभिक मूल्य पर ठीक हो जाता है क्योंकि इंटरफ़ेस राज्यों ने वाहक का उत्सर्जन करना शुरू कर दिया।इस रिकवरी प्रक्रिया का विश्लेषण विभिन्न डिवाइस ध्रुवीकरण वोल्टेज के लिए Lडीएलटीएस (DLTS) विधि के साथ किया जा सकता है।इस तरह की प्रक्रिया सेमीकंडक्टर-ऑक्साइड (या ढांकता हुआ) इंटरफेस पर इंटरफ़ेस इलेक्ट्रॉनिक राज्यों के ऊर्जा राज्य वितरण को प्राप्त करने की अनुमति देती है।

निरंतर-कैपेसिटेंस डीएलटीएस (DLTS)
सामान्य तौर पर, डीएलटीएस माप में समाई संक्रमणों का विश्लेषण मानता है कि जांच किए गए जाल की एकाग्रता सामग्री डोपिंग एकाग्रता की तुलना में बहुत कम है।ऐसे मामलों में जब यह धारणा पूरी नहीं होती है, तो ट्रैप एकाग्रता के अधिक सटीक निर्धारण के लिए निरंतर कैपेसिटेंस डीएलटीएस (CCडीएलटीएस (DLTS)) विधि का उपयोग किया जाता है। जब दोष रिचार्ज करते हैं और उनकी एकाग्रता अधिक होती है, तो डिवाइस स्पेस क्षेत्र की चौड़ाई कैपेसिटेंस क्षणिक के विश्लेषण को गलत बनाती है।डिवाइस बायस वोल्टेज को अलग करके कुल डिवाइस कैपेसिटेंस को बनाए रखने वाले अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी में कमी क्षेत्र की चौड़ाई को स्थिर रखने में मदद मिलती है।नतीजतन, अलग -अलग डिवाइस वोल्टेज दोष रिचार्ज प्रक्रिया को दर्शाता है।फीडबैक सिद्धांत का उपयोग करके CCडीएलटीएस (DLTS) प्रणाली का विश्लेषण LAU और LAM द्वारा 1982 में प्रदान किया गया था।

i-डीएलटीएस (DLTS) और गड्ढे
डीएलटीएस के लिए एक महत्वपूर्ण कमी है: इसका उपयोग इन्सुलेट सामग्री के लिए नहीं किया जा सकता है।।दोष विश्लेषण के लिए समाई माप-आधारित डीएलटीएस विधियों को लागू नहीं किया जा सकता है।थर्मल रूप से उत्तेजित वर्तमान (टीएससी) स्पेक्ट्रोस्कोपी के अनुभवों पर आधारित, वर्तमान संक्रमणों का विश्लेषण डीएलटीएस विधियों (आई-डीएलटीएस) के साथ किया जाता है, जहां प्रकाश दालों का उपयोग दोष अधिभोग गड़बड़ी के लिए किया जाता है।साहित्य में इस पद्धति को कभी -कभी फोटोइंडेड ट्रांसिएंट स्पेक्ट्रोस्कोपी (गड्ढे) कहा जाता है। I-डीएलटीएस (DLTS) या गड्ढों का उपयोग P-I-N डायोड के I- क्षेत्र में दोषों का अध्ययन करने के लिए भी किया जाता है।

यह भी देखें

 * वाहक पीढ़ी और पुनर्संयोजन
 * ऊर्जा अंतराल
 * प्रभावी द्रव्यमान (ठोस-राज्य भौतिकी) | प्रभावी द्रव्यमान
 * Schottky डायोड
 * फ्रेनकेल दोष
 * शोट्की दोष
 * अर्धचालक उपकरण
 * रिक्ति (रसायन विज्ञान)
 * कैपेसिटेंस वोल्टेज प्रोफाइलिंग
 * उच्च-के ढांकता हुआ

बाहरी संबंध

 * Database of डीएलटीएस (DLTS) signals of defects in semiconductors
 * Database of defects in semiconductors

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