dc.contributor.author
Hahneiser, Olaf
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:06:01Z
dc.date.available
1998-12-09T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2042
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6244
dc.description
Titelseite und Inhaltsverzeichnis
1\. Einleitung
2\. Mikrowellenmeßtechnik
2.1 Ausbreitung der Mikrowellen
2.2 Mikrowellenreflexion
2.3 TRMC-Methode
2.4 FRMC-Methode
3\. Siliziumoberfläche
3.1 Passivierung
3.2 Modell der Grenzfläche
3.3 Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit
4\. Simulationsmodell
4.1 Halbleiter-Grundgleichungen
4.2 Modellierung des Volumens
4.3 Modellierung der Oberfläche
4.4 Randbedingungen
4.5 Lösen der Grundgleichungen
4.6 Wahl der Parameter
5\. Meßergebnisse und Diskussion
5.1 n-dotiertes Silizium
5.2 p-dotiertes Silizium
6\. Zusammenfassung
7\. Anhang
7.1 Literaturverzeichnis
7.2 Symbolverzeichnis
7.3 Danksagung
7.4 Lebenslauf
dc.description.abstract
In der vorliegenden Arbeit wurde die Ladungsträgerkinetik von kristallinem
Silizium, das n bzw. pdotiert und mit einer Siliziumnitrid bzw.
Siliziumdioxidschicht passiviert war, untersucht. Mit Mikrowellen konnte,
zeit und frequenzaufgelöst, die Photoleitfähigkeit kontaktlos gemessen
werden.
Zur Interpretation der Messungen wurde ein Simulationsprogramm entwickelt, das
die PoissonGleichung, die Kontinuitäts und die Stromgleichungen für
Elektronen und Löcher mit der Methode der finiten Differenzen für den
kontaktlosen und zeitabhängigen Fall löst. Dabei wurde bei der Formulierung
der Randbedingungen das Konzept der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit
umgangen, um eine mikroskopische Beschreibung der Rekombinationsprozesse an
der Oberfläche zu ermöglichen.
Bei ndotiertem Silizium wurden experimentell die effektive und die
differentielle Lebensdauer bestimmt. Aus der differentiellen Lebensdauer
konnte mit einer Integration die echte Lebensdauer ermittelt werden. Die
Bedeutung dieser drei Lebensdauern wurde erläutert und die
Injektionsabhängigkeit der echten Lebensdauer mit dem Simulationsprogramm
erklärt. Dabei zeigte es sich, daß die anfängliche Zunahme der echten
Lebensdauer mit wachsender Injektion auf einen Volumeneffekt zurückzuführen
ist: Die Volumenlebensdauer nimmt zu. Die spätere Abnahme der echten
Lebensdauer ist durch einen Oberflächeneffekt zu erklären: Durch das Anwachsen
der Photospannung nimmt die Oberflächenrekombinationsrate supralinear mit der
Lichtintensität zu. Da sich die Einflüsse des Volumens und der Oberfläche
überlagern, ergibt sich ein Maximum für die echte Lebensdauer.
Bei pdotiertem Silizium konnte mit der frequenzaufgelösten Messung eine
ausgeprägte nichtlineare (differentielle) Photoleitfähigkeit festgestellt
werden. Mit dem Simulationsprogramm wurde demonstriert, daß es sich dabei um
einen Oberflächeneffekt handelt, bei dem die Photoleitfähigkeit (bei kleinen
Intensitäten) durch die Überschußladungsträgerkonzentration der Löcher in der
Raumladungszone bestimmt wird. In einer solchen Situation ist das Konzept der
Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit nicht anwendbar, da sich die
Überschußladungsträger nahezu vollständig in der Raumladungszone befinden. Bei
kleinen Intensitäten ist die Anzahl der Überschußladungsträger von Löchern und
Elektronen nicht gleich groß. Deren Differenz resultiert aus einer Zunahme der
getrapten Elektronendichte an der Oberfläche. Die zeitaufgelöste Messung
führte zu dem Ergebnis, daß die effektive Lebensdauer, die sich aus dem
Abklingen der Photoleitfähigkeit nach einer gepulsten Lichtanregung ergibt, in
niedrigen Injektionsbereichen größer als die Volumenlebensdauer sein kann.
Dabei handelt es sich wieder um den gleichen Oberflächeneffekt, bei dem die
Photoleitfähigkeit durch überschüssige Löcher in der Raumladungszone bestimmt
wird. Das Abklingen der Photoleitfähigkeit ist im Millisekundenbereich durch
die thermische Emission der überschüssigen Löcher über die energetische
Barriere an der Oberfläche und die anschließende Rekombination bestimmt. Daß
die effektive Lebensdauer die Volumenlebensdauer überschreiten kann, wurde
bisher nicht für möglich gehalten.
Der Übergang Isolator/Silizium wurde mit Mikrowellen bezüglich der
optoelektronischen Eigenschaften kontaktlos charakterisiert. Mit den hier
eingesetzten Meßmethoden ist eine Optimierung dieses Übergangs in Hinblick auf
die Anwendung in Bauelementen möglich. Weiterführende Untersuchungen können
auf Halbleiter/HalbleiterÜbergänge ausgedehnt werden.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik
dc.title
Numerische Simulation und Messung der Mikrowellenreflexion an kristallinem
Silizium
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. William Brewer
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. D. Bräunig (TU Berlin)
dc.date.accepted
1998-06-30
dc.date.embargoEnd
1998-12-10
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-1998000089
dc.title.translated
Numeric Simulation and Measuring of Microwave Reflexion on Crystal Silicium
en
refubium.affiliation
Physik
de
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FUDISS_thesis_000000000068
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http://www.diss.fu-berlin.de/1998/8/
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