Метод вимірювання концентрації нерівноважних носіїв заряду в напівпровіднику та їх часу життя за допомогою фотонного кристалу з дефектною модою

Abstract

Целью работы является экспериментальное исследование влияния свойств кремниевого дефектного слоя диэлектриче­ского фотонного кристалла на спектральные свойства пика пропускания. Показано влияние толщины дефектного слоя на частоту дефектной моды. Продемонстрирована и проанализи­рована при помощи фотонного кристалла возможность изменения характеристик пика пропускания посредством облучения кремниевого слоя зеленым лазером. Экспери­ментально обнаружено, что облучение приводит к уменьше­нию величины коэффициента прохождения на частоте де­фектной моды, но не изменяет частоту пика. Оценены концентрация неравновесных носителей заряда и их время жизни. Результаты данной работы могут быть использованы при производстве управляемых устройств миллиметрового диапазона длин волн и в качестве метода неразрушающего контроля свойств при производстве полупроводников.

Метою роботи є експериментальне дослідження впливу властивостей кремнієвого дефектного шару діелектричного фотонного кристалу на спектральні властивості піку проход­ження. Показано вплив товщини дефектного шару на частоту дефектної моди. Показано та проаналізовано за допомогою фотонного кристалу можливість змінення характеристик піку проходження шляхом опромінення кремнієвого шару зеленим лазером. Експериментально знайдено, що опромінення призводить до зменшення коефіцієнта проходження на частоті дефектної моди, але не змінює частоту піка. Проведено чисельне оцінювання концентрації нерівноважних носіїв заряду та їх часу життя. Результати цієї роботи можуть бути використані у виробництві керованих пристроїв мілі­метрового діапазону довжин хвиль та в якості методу неруй­нівного контролю властивостей при виробництві напівпровідників.

The purpose of this paper is an experimental investigation of the influence of properties of the silicon defect layer in a dielectric photonic crystal on the transmission peak spectral properties. The influence of the defect layer thickness on the defect mode frequency is shown. The possibility of changing characteristics of transmission peak by green laser illumination of the silicon layer is demonstrated and analyzed using a photonic crystal approach. It is experimentally found that illumination leads to a decrease of transmission coefficient value at the defect mode frequency, but does not lead to a change of this peak frequency. The non-equilibrium carriers concentration and their lifetime have been evaluated. The results of this paper can be used in manufacturing controllable circuits in millimeter waveband and the approach can be used in semiconductors manufacture as non-destructive control of semiconductors properties method.