Автоматизированная измерительная установка визуализации профиля распределения зарядовых центров в области квантовых ям светодиодов на основе гетероструктур AlGaN/InGaN/GaN

Данная измерительная установка (рис. 1) реализует двухчастотный метод измерения барьерной емкости структуры и динамической барьерной емкости, возникающей в результате модуляции края области пространственного заряда малым переменным напряжением. В первом случае сигнал на выходе измерительного устройства содержит информацию в ширине области пространственного заряда (ОПЗ), во втором – информацию о величине концентрации неподвижных заряженных центров на краю ОПЗ в этом сечении.

         Принцип работы устройства состоит в следующем: генераторы частот Г1 и Г2 генерируют прямоугольные сигналы с амплитудой 5 В и частотами 4 МГц и 4,096 МГц, соответственно. Далее с делителей частот Д1 и Д2 поступают прямоугольные сигналы с такой же амплитудой и частотами 500 кГц и 512 кГц, соответственно. С вычитателя частот получаем частоту 12 кГц для выделения сигнала о концентрации носителей заряда с синхронного детектора СД1. Селективный усилитель СУ служит в качестве усилителя сигнала с исследуемой полупроводниковой структуры. На измерительный блок ИБ поступает гармонический сигнал с амплитудой 200 мВ. На выходе синхронного детектора СД2 сигнал на частоте 512 кГц содержит информацию об глубине профиля.

         С персонального компьютера ПК производится управление микроконтроллером МК, который управляет каналами мультиплексора МП, задатчиком напряжения ЗН и собирает и передает информацию об исследуемом светодиоде. Управление ЗН производится за счет подачи последовательных импульсов. За один импульс происходит изменение напряжения на 10 мВ. Напряжение изменяется в пределах от -2,85 В до 7,15 В. Информация об концентрации и глубине профиля поступает на аналого-цифровой преобразователь МК, который имеет разрядность в 1024 бита и разрешение 4,88 мВ.

         Данная установка содержит пользовательский интерфейс, на котором в режиме реального времени отображаются измерения, график зависимости концентрации от глубины профиля, также результатом работы установки служит .txt файл с результатами измерений. С помощью данной установки можно будет отслеживать качество изготовления светодиодов на основе AlGaN/InGaN/GaN.

Рисунок 1 – схема измерительной установки.