Физическая энциклопедия - фотоэлектрическая спектроскопия

определение хим. состава и исследование энергетич. структуры примесей в полупроводниках по спектрам их примесной фотопроводимости. В Ф. с. используется двухступенчатая ионизация примесных атомов: сначала атом примеси поглощает фотон и переходит в связанное возбуждённое состояние, а затем ионизуется тепловыми колебаниями атомов кристалла (фототермическая ионизация). Для оптич. возбуждения примесных атомов ПП облучают монохроматич. излучением, плавно изменяя его частоту n (энергию фотонов hn). При определ. n, когда hn станет равной разности энергий основного и одного из возбуждённых уровней энергии примесного атома, последний, поглощая фотон, переходит в возбуждённое состояние.

Темп-ра кристалла подбирается такой, чтобы ионизовались только возбуждённые атомы. В результате при определ. n (длинах волн света ?) в ПП появляются свободные носители тока (эл-ны или дырки), т. е. возникает фотопроводимость. Положение линий в спектре фотопроводимости характерно для каждого сорта атомов примеси в данном ПП (рис.). Фотоэлектрич. спектр сверхчистого Ge. Суммарная концентрация примесей В и А1 составляет 10-11%. По форме спектра и отд. линий исследуют энергетич. структуру примесных атомов, их вз-ствие, образование примесных комплексов, степень неоднородности распределения примесных атомов, а также определяют их хим.

состав. Ф. с.весьма чувствит. метод анализа. Так, в образце Ge, спектр к-рого приведён на рис., суммарная концентрация электрически активных примесей =10-11% (теоретич. предел чувствительности Ф. с. ещё на неск. порядков ниже). Относит. концентрации разл. примесей в ПП измеряют по интенсивностям линий в спектре. Определение абс. концентраций требует дополнит.

измерения концентрации эл-нов (или дырок) при такой темп-ре, когда все примеси термически ионизованы (см. ХОЛЛА ЭФФЕКТ). Ф. с. позволяет установить состав как осн., так и компенсирующих примесей в ПП. Существуют варианты Ф. с.: лазерная магн. Ф. с. (лазерное фотовозбуждение примесей в ПП, находящемся в магн. поле) и лазерная электрич.

Ф. с. (ионизация возбуждённых светом примесных атомов электрич. полем вместо термоионизации). Ф. с. используется для исследования и анализа примесей в кремнии, арсениде галлия, фосфиде галлия, фосфиде индия, антимониде индия, теллуриде кадмия, алмазе. .