РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ ТА ВИГОТОВЛЕННЯ ЗРАЗКІВ
2.1. Вимірювання ВАХ
Для вимірювання ВАХ досліджуваних структур була використана автоматизована
установка в стандартному виконанні (рис 2.1), яка включала: комп’ютер PC
“Pentium 4” , аналогово-цифровий перетворювач, цифро-аналоговий перетворювач,
потенціостат ПИ-50-1.1, тримач та лампу розжарювання.
Принцип її роботи полягав у наступному: потенціостат (1) відповідно сигналам
керування здійснює розгортку напруги в часі, яка подається на досліджуваний
зразок (2); при цьому потенціостат автоматично видає величини, пропорційні
струму, що протікає через зразок, і через АЦП (4), який здійснює цифрове
перетворення аналогових сигналів напруги U та струму I, цифрові дані поступають
на комп’ютер.
Програмний інтерфейс дозволяв керувати роботою потенціостата (задаючи
дискретність вимірів, діапазон, підсилення) через ЦАП (3), здійснювати обробку
даних, які надходять по каналам АЦП та отримувати результати у вигляді
графічної чи табличної залежності. Використання підсвітки (лампа розжарювання)
дозволяло отримувати також і світлові ВАХ. Обробка даних виконувалась
програмним пакетом Lab-View.
2.2. Вимірювання спектрального розподілу фоточутливості
Вимірювання спектрального розподілу фоточутливості виконувалися на
автоматизованій установці зібраній на базі монохроматора МДР-3 (рис 2.2).
Живлення лампи розжарювання (1) здійснювалося стабілізованим джерелом струму
ЛИПС-35. Інтенсивність світла модулювалася за допомогою механічного модулятора
(2) (під час вимірів виконувалися стандартні вимоги до частоти модуляції: за
час, рівний тривалості світлового імпульсу при прямокутній модуляції світла,
фотоелектричний процес досягає стаціонарного стану, а в інтервалі між двома
послідовними світловими імпульсами зразок повертається в стан рівноваги). Після
цього світловий потік потрапляв на вхідну щілину монохроматора, який виділяв із
широкого спектра випромінювання джерела компоненти відповідної довжини хвилі.
Монохроматор, створений по асиметричній схемі Фасті зі сферичним дзеркалами, що
слугують об’єктивами, складається із диспергуючого елемента дифракційної
гратки, вхідної і вихідної щілин та оптичної системи для фокусування і виводу
монохроматичного світла.
Пройшовши через монохроматор, світло (у випадку вимірів фотопровідності)
потрапляє на зразок, ввімкнений послідовно з опором навантаження RH та джерелом
постійної напруги. У зв’зку з обертанням модулятора з частотою близькою до 400
Гц, опір зразка змінюється з частотою модуляції внаслідок виникнення в ньому
фотопровідності. У результаті струм у колі містить постійну та змінну складову.
Змінна складова падіння напруги ДV на опорі навантаження RH вимірюється
селективним нановольтметром (6).
Зв’зок між амплітудами змінної напруги і провідності досліджуваного зразка
можна виразити формулою [50]
, , (2.1)
де
ДG-зміна провідності зразка під час освітлення,
G - темнова провідність зразка,
V - напруга джерела живлення,
RH -опір навантаження.
Як випливає з (2.1), цей зв’зок містить величину G, його можна спростити,
використовуючи малий опір навантаження RH<<:
ДG=(ДV/V RH) (2.2)
Такий режим, в якому має місце лінійний зв’язок між фотопровідністю і сигналом,
як відомо, називається режимом постійного поля. У випадку малих величин RH
освітлення зразка не приводить до суттєвого перерозподілу електричного поля між
зразком і опором навантаження. Поле в досліджуваному зразку залишається
незмінним. Цей режим і використовувався для вимірювань фотопровідності.
Під час вимірювання зовнішньої квантової ефективності клеми тримача із
досліджуваним зразком під’єднувалися безпосередньо до селективного
нановольтметра (6).
Усі отримані спектри перераховувалися до сталої кількості квантів. Урахування
спектрального розподілу джерела здійснювалося за допомогою калібровочного
фотодіода .
2.3 Вимірювання спектрального розподілу фоточутливості в магнітному полі
Для дослідження спектрів фоточутливості в магнітному полі була запропонована
схема на основі інфрачервоного спектрометра ИКС-21 (рис.2.3). Живлення джерела
світла (1) здійснювалося стабілізованим джерелом струму ЛИПС-35 (2). Для
охолодження лампи застосовувався вентилятор. Світловий потік проходив через
систему лінз та дзеркал (3) та механічний модулятор (4) (частота модуляції
складає 440 Гц). Модульоване за інтенсивністю світло розкладалося в спектр у
монохроматорі (5) і через лінзу-коліматор (6) направлялося на досліджуваний
зразок (7). Наявність сигналу фоточутливості реєструвалася підсилювачем У2-6
(8), який був настроєний на частоту модуляції 440 Гц. Отриманий сигнал з
підсилювача подавався на плату АЦП комп’ютера (9).
Електромагніт (10), що живився від регульованого джерела живлення ВСА 111-К
(11), був попередньо калібрований вимірювачем магнітної індукції Ш1-8. Для
позбавлення від мережевих завад прилади ИКС-21 та ВСА 111-К вмикалися через
стабілізатор напруги (12). Усі отримані спектри фоточутливості нормувалися до
сталої кількості квантів. Урахування спектрального розподілу джерела
здійснювалося за допомогою фотодіода з відомою спектральною чутливістю S(л),
розподіл квантів світла на виході спектрометра визначався формулою:
N(l)=І(л)/S(л), (2.3)
де І(л)-величина фотоструму діода, отримана експериментально. Приведення
спектрального розподілу фотопровідності до сталої кількості квантів є коректним
лише у випадку, коли величина сигналу лінійно залежить від інтенсивності
збуджувального випромінювання, тому для усіх
- Київ+380960830922