<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" dtd-version="1.4" article-type="research-article">
  <front>
    <journal-meta>
      <journal-id journal-id-type="issn">2411-3336</journal-id>
      <journal-id journal-id-type="eissn">2541-9404</journal-id>
      <journal-title-group>
        <journal-title xml:lang="ru">Записки Горного института</journal-title>
        <journal-title xml:lang="en">Journal of Mining Institute</journal-title>
      </journal-title-group>
      <publisher>
        <publisher-name xml:lang="ru">Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ</publisher-name>
        <publisher-name xml:lang="en">Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University</publisher-name>
      </publisher>
    </journal-meta>
    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.25515/pmi.2018.3.299</article-id>
      <article-id custom-type="pmi" pub-id-type="custom">pmi-12335</article-id>
      <article-id pub-id-type="uri">https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/12335</article-id>
      <article-categories>
        <subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru">
          <subject>Металлургия и обогащение</subject>
        </subj-group>
        <subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en">
          <subject>Metallurgy and concentration</subject>
        </subj-group>
      </article-categories>
      <title-group>
        <article-title xml:lang="en">Noncontact laser control of electric-physical parameters of semiconductor layers</article-title>
        <trans-title-group xml:lang="ru">
          <trans-title>Бесконтактный лазерный контроль электрофизических параметров полупроводниковых слоев</trans-title>
        </trans-title-group>
      </title-group>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes">
          <name name-style="eastern">
            <surname>Fedortsov</surname>
            <given-names>A. B.</given-names>
          </name>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Федорцов</surname>
              <given-names>А. Б.</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Fedortsov</surname>
              <given-names>A. B.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>borisovitch-f@yandex.ru</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff1"/>
        </contrib>
        <aff-alternatives id="aff1">
          <aff>
            <institution xml:lang="ru">Санкт-Петербургский горный университет (Санкт-Петербург, Россия)</institution>
          </aff>
          <aff>
            <institution xml:lang="en">Saint-Petersburg Mining University (Saint-Petersburg, Russia)</institution>
          </aff>
        </aff-alternatives>
        <contrib contrib-type="author">
          <name name-style="eastern">
            <surname>Ivanov</surname>
            <given-names>A. S.</given-names>
          </name>
          <name-alternatives>
            <name name-style="eastern" xml:lang="ru">
              <surname>Иванов</surname>
              <given-names>А. С.</given-names>
            </name>
            <name name-style="western" xml:lang="en">
              <surname>Ivanov</surname>
              <given-names>A. S.</given-names>
            </name>
          </name-alternatives>
          <email>ivalex58@yandex.ru</email>
          <xref ref-type="aff" rid="aff2"/>
        </contrib>
        <aff-alternatives id="aff2">
          <aff>
            <institution xml:lang="ru">Санкт-Петербургский горный университет (Санкт-Петербург, Россия)</institution>
          </aff>
          <aff>
            <institution xml:lang="en">Saint-Petersburg Mining University (Saint-Petersburg, Russia)</institution>
          </aff>
        </aff-alternatives>
      </contrib-group>
      <pub-date pub-type="epub" iso-8601-date="2018-06-22">
        <day>22</day>
        <month>06</month>
        <year>2018</year>
      </pub-date>
      <pub-date date-type="collection">
        <year>2018</year>
      </pub-date>
      <volume>231</volume>
      <fpage>299</fpage>
      <lpage>306</lpage>
      <history>
        <date date-type="received" iso-8601-date="2018-01-02">
          <day>02</day>
          <month>01</month>
          <year>2018</year>
        </date>
        <date date-type="accepted" iso-8601-date="2018-03-08">
          <day>08</day>
          <month>03</month>
          <year>2018</year>
        </date>
        <date date-type="rev-recd" iso-8601-date="2018-06-22">
          <day>22</day>
          <month>06</month>
          <year>2018</year>
        </date>
      </history>
      <permissions>
        <copyright-statement xml:lang="ru">© 2018 А. Б. Федорцов, А. С. Иванов</copyright-statement>
        <copyright-statement xml:lang="en">© 2018 A. B. Fedortsov, A. S. Ivanov</copyright-statement>
        <copyright-year>2018</copyright-year>
        <copyright-holder xml:lang="ru">А. Б. Федорцов, А. С. Иванов</copyright-holder>
        <copyright-holder xml:lang="en">A. B. Fedortsov, A. S. Ivanov</copyright-holder>
        <license license-type="open-access" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0" xml:lang="ru">
          <license-p>Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)</license-p>
        </license>
        <license license-type="open-access" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0" xml:lang="en">
          <license-p>This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)</license-p>
        </license>
      </permissions>
      <self-uri xlink:type="simple" xlink:href="https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/12335">https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/12335</self-uri>
      <abstract xml:lang="ru">
        <p>Предложены бесконтактные неразрушающие лазерно-интерферометрические методы измерения целого ряда электрофизических параметров полупроводниковых и диэлектрических слоев. Это время жизни носителей заряда, причем раздельно электронов и дырок; параметры центров рекомбинации, а именно их концентрация и сечения захвата; объемное время жизни и скорость поверхностной рекомбинации, а также диффузионная длина носителей заряда. Методы основаны на интерференционно-абсорбционном взаимодействии в полупроводнике двух различающихся по длине волны лазерных излучений. Коротковолновое инжектирующее излучение генерирует в материале дополнительные носители заряда, что приводит к изменению его оптических констант на длине волны другого – длинноволнового зондирующего лазерного излучения – и к модуляции этого излучения при прохождении им исследуемого образца материала. Разработаны средства реализации предложенных методов и способы обработки модуляционного сигнала для определения параметров исследуемых образцов. Методы успешно апробированы на образцах таких материалов, как германий, кремний, антимонид индия и сплав кадмий – ртуть – теллур. Показано, что методы могут быть использованы как при проведении научных исследований, так и в электронной промышленности.</p>
      </abstract>
      <abstract xml:lang="en">
        <p>Non-contact non-destructive laser-interferometric methods for measuring several electrophysical parameters of semiconductor and dielectric layers are proposed. They are the lifetime of charge carriers for electrons and holes separately; parameters of recombination centers, namely their concentration and capture cross-sections; bulk volume lifetime and rate of surface recombination, as well as the diffusion length of charge carriers. The methods are based on the interference-absorption interaction in a semiconductor of two laser radiations with different wavelengths. Short-wave injection radiation generates additional charge carriers in the material, which leads to a change in its optical constants at the wavelength of the other – long-wavelength probing laser radiation – and to modulation of this radiation as it passes through the sample of the studied material. The means for implementing the proposed methods and methods for processing the modulation signal for determining the parameters of the investigated samples are developed. The methods have been successfully tested on samples of such materials as germanium, silicon, indium antimonide and cadmium-mercury-tellurium alloy. It is shown that the methods can be used both in scientific research and electronic industry.</p>
      </abstract>
      <kwd-group xml:lang="ru">
        <title>Ключевые слова</title>
        <kwd>лазерная интерферометрия</kwd>
        <kwd>бесконтактный контроль</kwd>
        <kwd>электрофизические параметры</kwd>
      </kwd-group>
      <kwd-group xml:lang="en">
        <title>Keywords</title>
        <kwd>laser interferometry</kwd>
        <kwd>noncontact control</kwd>
        <kwd>electrophysical parameters</kwd>
      </kwd-group>
    </article-meta>
  </front>
  <body/>
  <back>
    <ref-list>
      <ref id="ref1">
        <label>1</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Александров С.Е. Технология полупроводниковых материалов / С.Е.Александров, Ф.Ф.Греков. СПб: Лань, 2012. 240 с.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref2">
        <label>2</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Беляев А.Е. Физические методы диагностики в микро- и наноэлектронике / А.Е.Беляев, Р.В.Конакова, Е.Ф.Венгер. Харьков: ИСМА, 2011. 384 c.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref3">
        <label>3</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Бесконтактный лазерный интерференционный метод неразрушающего исследования рекомбинационных характеристик электронов и дырок в полупроводниках / А.Г.Арешкин, Л.Е.Воробьев, А.С.Иванов, К.Ф.Комаровских, Д.Г.Летенко, А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 1992. Т. 56. № 12. С. 121-129.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref4">
        <label>4</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Богатыренко В.В. Измерение скорости поверхностной рекомбинации и объемного времени жизни в пластинах Si по кинетике избыточного теплового излучения / В.В.Богатыренко, А.В.Зиновчук // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. № 1. С. 62-66.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref5">
        <label>5</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Груздов В.В. Контроль новых технологий в СВЧ-электронике / В.В.Груздов, Ю.В.Колковский, Ю.А.Концевой. М.: Техносфера, 2016. 328 с.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref6">
        <label>6</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Контроль объемного времени жизни и скорости поверхностной рекомбинации носителей заряда в полупроводниках методом инфракрасного лазерного зондирования / В.Б.Воронков, А.С.Иванов, К.Ф.Комаровских, Д.Г.Летенко, А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Журнал технической физики. 1991. Т. 61. № 2. С. 104-108.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref7">
        <label>7</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Крутецкий И.В. Оптическое усиление в системе лазер-фотопроводник / И.В.Крутецкий, А.Б.Федорцов // Письма в журнал технической физики. 1977. Т. 3. № 1. С. 3-6.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref8">
        <label>8</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Мадьяров В.Р. Измерение параметров электронного переноса в полупроводниках с помощью эффекта Фарадея в миллиметровом диапазоне // Труды БГТУ. Физико-математические науки и информатика. 2016. № 6 (188). С. 101-105.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref9">
        <label>9</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Манухов В.В. Лазерно-интерференционный метод определения длины диффузии носителей заряда в полупроводниках / В.В.Манухов, А.С.Иванов, А.Б.Федорцов // Физика и техника полупроводников. 2015. Т. 49. № 9. С. 1153-1159.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref10">
        <label>10</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Мосс Т. Полупроводниковая оптоэлектроника: Пер. с англ. / Т.Мосс, Г.Баррелл, Б.Элис. М.: Мир, 1977. 366 с.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref11">
        <label>11</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Сахаров Б.А. Металлургия и технология полупороводниковых материалов. М.: Метллургия, 1972. 544 с.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref12">
        <label>12</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Сорокин В.С. Материалы и элементы электронной техники / В.С.Сорокин, Б.Л.Антипов, Н.П.Лазарева. СПб: Лань, 2015. 408 с.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref13">
        <label>13</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Смирнов В.И. Неразрушающие методы контроля параметров полупроводниковых материалов и структур. Ульяновск: Изд-во Ул. ГТУ, 2012. 75 с.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref14">
        <label>14</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Федорцов А.Б. Раздельное определение времен жизни неравновесных электронов и дырок в полупроводниках интерференционным методом / А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Письма в журнал технической физики. 1988. Т. 14. № 4. С. 321-324.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref15">
        <label>15</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Штурбин А.В. Определение диффузионно-рекомбинационных параметров полупроводников бесконтактным методом / А.В.Штурбин, В.А.Шалыгин, В.И.Стафеев // Физика и техника полупроводников. 1995. Т. 29. № 11. С. 2930-2052.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref16">
        <label>16</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Экспериментальное обнаружение абсорбционно-интерференционного взаимодействия света в полупроводнике / Ю.В.Выжигин, К.Ф.Комаровских, А.Б.Федорцов, Ю.В.Чуркин // Физика и техника полупроводников. 1985. Т. 2. № 9. С. 17-47.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref17">
        <label>17</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Antishin V.S. Local testing the hole concentration composition in plates of Cd-Hg-Te / V.S.Antishin, V.A.Shalygin, A.V.Shturbin // Defektoscopiya. 2005. № 3. P. 11-16.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref18">
        <label>18</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">A fast operating laser devise for measuring thicknesses of liquid and solid films / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, Ju.V.Churkin, I.A.Torchinsky, A.S.Ivanov // Review of scientific instruments. 1992. Vol. 63. № 7. P. 3579-3582.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref19">
        <label>19</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Bulk lifetime and surface recombination measurements on high parity silicon by a laser modulation technique / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, Yu.V.Churkin, L.M.Tsentsiper, I.Vedde // Proceedings of electrochemical Society. 1996. Vol. 96. № 13. P. 481-489.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref20">
        <label>20</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Contactless local determination of recombination center parameters in Cd Hg Те by infrared laser interferometry / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, A.Yu.Polyakov, V.I.Stafeev, L.E.Vorobjev // Semiconductor Science and Technology. 1994. Vol. 9. № 1. P. 69-76.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref21">
        <label>21</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Chan D.S.H. A direct method for extraction of diffusion length and surface recombination velocity from an EBIC line scan: planar junction configuration / D.S.H.Chan, V.K.S.Ong, J.C.H.Phang // IEEE transactions on electron devices. 1982. Vol. 42. № 5. P. 185-187.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref22">
        <label>22</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Excess carrier lifetime measurements in indium antimonite using a con-tactless laser technique / A.B.Fedortsov, D.G.Letenko, Yu.V.Churkin, V.N.Sawateev // Journal of Material Science: Materials in Electronics. 1993. Vol. 4. № 3. P. 203-207.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref23">
        <label>23</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Gaury B. Probing surface recombination velocity in semiconductors using two-photon microscopy. / B.Gaury, P.Haney // Journal of applied physics. 2016. Vol. 119. P. 105-125.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref24">
        <label>24</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">High frequency method to determine SiC crystal conductivity / A.V.Shturbin, I.E.Titkov, V.Yu.Panarin, R.F.Witman // Materials science in semiconductor processing. 2001. Vol. 4. № 1-3. P. 205-207.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref25">
        <label>25</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Imaging method for laterally resolved measurement of minority carrier densities and lifetimes / J.Izenberg, S.Riepe, S.W.Glunz, W.Warta // Journal of applied physics. 2003. Vol. 93. № 4. P. 4268-4275.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref26">
        <label>26</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Kelly-Zion P. Application of laser interferometry for transient film thickness measurements / P.Kelly-Zion, W.Collins, D.Glawe // Proceedings of the ASME heat transfer fluids Engineering conference. 2010. P. 104-107.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref27">
        <label>27</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Linnros J. A new technique for depth resolved carrier recombination measurements applied to proton irradiated transistors / J.Linnros, P.Norlin, A.Hallen // IEEE transactions on electron devices. 1993. Vol. 40. № 11. P. 2065-2073.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref28">
        <label>28</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Nosoko T. Improved interferometer for measuring unsteady film thickness / Т. Nosoko, J.H. Mori, T. Nagata // Review of scientific instruments. 1996. Vol. 67. № 8. P. 2685-2690.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref29">
        <label>29</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Polla D.L. Determination of carrier lifetime in silicon by optical modulation // IEEE transactions on electron devices letters. 1983. EDL-4. P. 185-187.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref30">
        <label>30</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Schuze H.J. Carrier lifetime analysis by photo conductance decay and free carrier absorption measurements / H.J.Schuze, A.Frohnmeyer, F.J.Niedernostheide // Journal of electrochemical society. 2001. Vol. 148. № 11. P. G655-G661.</mixed-citation>
      </ref>
      <ref id="ref31">
        <label>31</label>
        <mixed-citation xml:lang="ru">Schroder D.K. Semiconductor material and device characterization. NY. Willey-Inter-science IEEE, 2006. 781 р.</mixed-citation>
      </ref>
    </ref-list>
  </back>
</article>
