專(zhuān)利名稱(chēng)：用于測(cè)量少數(shù)載流子壽命的裝置及其使用方法
用于測(cè)量少數(shù)載流子壽命的裝置及其使用方法背景本發(fā)明的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體表征工具，更具體而言涉及用于測(cè)量半導(dǎo)體樣本中的少數(shù)載流子壽命的裝置和方法。少數(shù)載流子壽命是對(duì)于半導(dǎo)體材料具有深遠(yuǎn)重要性的量。這個(gè)量可以提供對(duì)半導(dǎo)體原材料的質(zhì)量和缺陷密度的指示，并且還可以用于監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體器件制造和處理。在器件制造監(jiān)測(cè)的情況下，少數(shù)載流子壽命測(cè)量可以在制造過(guò)程內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)時(shí)刻執(zhí)行。制造過(guò)程中的每個(gè)步驟都可能是昂貴和耗時(shí)的。因此，可能有利的是，經(jīng)歷測(cè)試的材料未由于測(cè)試過(guò)程而降級(jí)，其中該降級(jí)可能導(dǎo)致材料被返工或丟棄。可能有利的還有，對(duì)少數(shù)載流子壽 命的這種“在線(inline)”測(cè)量可以相對(duì)容易地執(zhí)行和被理解，使得可以在把時(shí)間和資源浪費(fèi)在對(duì)已經(jīng)有缺陷的材料執(zhí)行進(jìn)一步處理以前、以及在其他良好材料經(jīng)歷有誤的制造過(guò)程以前快速地標(biāo)識(shí)出制造誤差。概述已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新穎的無(wú)接觸式分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時(shí)和實(shí)時(shí)地提供半導(dǎo)體材料的產(chǎn)生壽命(GTAU)、光電導(dǎo)衰減(P⑶)和薄層電導(dǎo)(O )測(cè)量。GTAU和P⑶到單個(gè)分析系統(tǒng)中的獨(dú)特組合提供了一種共生關(guān)系，其使得在此所述的分析系統(tǒng)和方法能夠與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。這包括、但不限于改善的SNR(信噪比)、測(cè)量較短少數(shù)載流子壽命的能力、以及自校準(zhǔn)的能力。GTAU測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于，其具有優(yōu)良的SNR并且具有測(cè)量短得多的載流子壽命的能力。然而，GTAU在許多應(yīng)用中具有局限性，因?yàn)槠涫窍鄬?duì)測(cè)量。該局限性通過(guò)將作為絕對(duì)測(cè)量的PCD測(cè)量與GTAU相組合來(lái)克服。通過(guò)這種方式，(絕對(duì))PCD測(cè)量被用于自動(dòng)校準(zhǔn)GTAU測(cè)量?？傃灾珿TAU和P⑶在以這種方式使用時(shí)是互補(bǔ)的，其中P⑶方法用于校準(zhǔn)GTAU方法結(jié)果，并且GTAU方法于是提供對(duì)較大范圍的少數(shù)載流子壽命的質(zhì)量高得多的測(cè)量。在一方面，提供了諸如少數(shù)載流子壽命測(cè)量工具之類(lèi)的裝置。該裝置可以包括諧振電路，所述諧振電路具有電感器和電容器并且被配置為在測(cè)量頻率下諧振。該裝置還可以包括具有第一部分和第二部分的鐵磁芯。第一部分可以定義間隙并且可以被配置為沿其引導(dǎo)由電感器建立的磁場(chǎng)，使得第一部分之外的磁場(chǎng)的側(cè)向散布被抑制，并且磁場(chǎng)跨間隙大體上均勻地被引導(dǎo)。例如，電感器可以包括周向地圍繞第一部分延伸的至少一個(gè)線圈。第二部分可以被配置為沿第二部分引導(dǎo)磁場(chǎng)并且結(jié)合第一部分將磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中。第二部分還可以定義間隙，該間隙與第一部分定義的間隙對(duì)準(zhǔn)。第一部分可以定義縱軸，并且鐵磁芯可以關(guān)于該縱軸大體上徑向?qū)ΨQ(chēng)。在一些實(shí)施例中，鐵磁芯可以包括相對(duì)的第一和第二部件，其中第一部件形成第一和第二部分的至少一部分，并且第二部分也形成第一和第二部分的至少一部分。第一和第二部件可以跨沿著由鐵磁芯的第一部分定義的間隙取向的平面大體上對(duì)稱(chēng)。在一些實(shí)施例中，第一和第二部件可以分別包括伸長(zhǎng)的基底和從每個(gè)伸長(zhǎng)的基底延伸的中心柱。一對(duì)側(cè)柱可以在中心柱的相對(duì)側(cè)并且與中心柱大體上平行地從每個(gè)伸長(zhǎng)的基底延伸，使得第一和第二部件中的每個(gè)都大體上形成“E”形，所述第一部分包括中心柱并且第二部分包括所述側(cè)柱。在一些實(shí)施例中，第一和第二部件可以分別包括大體上平坦的基底，所述第一部分從所述基底大體上垂直地延伸，并且所述第二部分形成大體上為環(huán)形的凸緣，所述凸緣從所述基底大體上垂直地延伸并且在周向上圍繞所述第一部分延伸。輻射源可以被配置為輻射與由鐵磁芯的第一部分定義的間隙接近的區(qū)域。例如，輻射源可以被配置為輻射圍繞間隙的區(qū)域，所述區(qū)域跨由第一部分定義的縱軸對(duì)稱(chēng)。輻射源可以包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管被配置為發(fā)射波長(zhǎng)分別不同的輻射。輻射源可以包括發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管延伸穿過(guò)與第一和第二部件相關(guān)聯(lián)的基底之一并且被部署在第一部分與由第二部分形成的凸緣之間。在一些實(shí)施例中，輻射源可以包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管延伸穿過(guò)所述基底相應(yīng)之一并且被分別部署在第一部分與凸緣之間。輻射源可以包括多個(gè)發(fā)光二極管，所述多個(gè)發(fā)光二極管被部署為在周向上圍繞第一部分，并且延伸穿過(guò)在第一部分與凸緣之間的所述基底之一，并且所述輻射源可以包括另外的多個(gè)發(fā)光二極管，所述另外的多個(gè)發(fā)光二極管類(lèi)似地延伸穿過(guò)所述基底中的另一基底。
輻射源被配置為以開(kāi)關(guān)頻率間歇性地發(fā)射輻射。該裝置可以被配置為在由鐵磁芯的第一部分定義的間隙中容納半導(dǎo)體材料的樣本。輻射源可以被配置為用被配置為導(dǎo)致樣本中的光電導(dǎo)的輻射來(lái)間歇性地輻射樣本。該開(kāi)關(guān)頻率可以為樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的數(shù)量級(jí)或者低于所述倒數(shù)。諧振電路可以與測(cè)量頻率電壓相關(guān)聯(lián)，并且可以包括驅(qū)動(dòng)電流源，所述驅(qū)動(dòng)電流源被配置為提供可調(diào)整的驅(qū)動(dòng)電流以便將跨諧振電路的測(cè)量頻率電壓維持為恒定。該裝置還可以包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被配置為在樣本的輻射開(kāi)始和停止之后相隔高于樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的時(shí)間收集驅(qū)動(dòng)電流值。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還可以被配置為以比樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)更高的數(shù)據(jù)收集頻率、以及在緊接在樣本的輻射開(kāi)始和停止以后的時(shí)間收集驅(qū)動(dòng)電流值。在另一方面，提供了包括鐵磁芯的裝置。該芯可以具有第一部分，第一部分定義間隙并且被配置為沿其引導(dǎo)由圍繞第一部分纏繞的電感器所建立的磁場(chǎng)，使得第一部分之外的磁場(chǎng)的側(cè)向散布被抑制，并且跨間隙大體上均勻地引導(dǎo)該磁場(chǎng)。該芯的第二部分可以被配置為沿第二部分引導(dǎo)磁場(chǎng)并且結(jié)合第一部分將磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中。輻射源可以集成到鐵磁芯中。在又一方面，提供了一種方法，比如用于確定半導(dǎo)體樣本中的少數(shù)載流子壽命的方法。該方法包括提供具有諧振電路、鐵磁芯和輻射源的裝置。該諧振電路可以包括電感器和電容器并且可以被配置為在測(cè)量頻率下諧振，所述測(cè)量頻率與跨諧振電路的測(cè)量頻率電壓相關(guān)聯(lián)。該鐵磁芯可以包括第一部分，所述第一部分定義間隙并且被配置為沿其引導(dǎo)由電感器所建立的磁場(chǎng)，使得第一部分之外的磁場(chǎng)的側(cè)向散布被抑制，并且跨間隙大體上均勻地引導(dǎo)該磁場(chǎng)。該鐵磁芯還可以包括第二部分，所述第二部分被配置為沿第二部分引導(dǎo)磁場(chǎng)并且結(jié)合第一部分將磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中。輻射源可以被配置為輻射與由鐵磁芯的第一部分定義的間隙接近的區(qū)域。樣本可以電磁耦合到諧振電路中，樣本的第一部分部署在間隙中，使得由電感器建立的磁場(chǎng)大體上均勻地延伸穿過(guò)樣本的第一部分。諧振電路的驅(qū)動(dòng)電流可以被調(diào)整以維持恒定的測(cè)量頻率電壓。可以用被配置為導(dǎo)致樣本中的光電導(dǎo)的輻射在接近第一部分的區(qū)域中以開(kāi)關(guān)頻率間歇性地輻射樣本。該開(kāi)關(guān)頻率可以為樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的數(shù)量級(jí)或者低于所述倒數(shù)。該方法還包括例如通過(guò)在輻射樣本時(shí)和在樣本未被輻射時(shí)都測(cè)量驅(qū)動(dòng)電流來(lái)確定樣本的少數(shù)載流子壽命。驅(qū)動(dòng)電流可以以比樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)更高的采樣率、并且在緊接在樣本的輻射開(kāi)始和停止以后的時(shí)間被采樣?？梢源_定在樣本的輻射停止以后以及在等于或長(zhǎng)于樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的時(shí)間內(nèi)測(cè)量的時(shí)間驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)的函數(shù)逼近。準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)電流可以在樣本的輻射開(kāi)始和停止以后被測(cè)量，以找出每組條件下的驅(qū)動(dòng)電流之間的差。該差可以被縮放并且作為輸出提供。在一些實(shí)施例中，可以用第一特征波長(zhǎng)的輻射間歇性地輻射樣本，并且隨后用與第一特征波長(zhǎng)不同的第二特征波長(zhǎng)的輻射間歇性地輻射樣本。在一些實(shí)施例中，樣本可以被重復(fù)地重新定位，使得樣本的不同部分被部署在由鐵磁芯的第一部分定義的間隙中。驅(qū)動(dòng)電流可以響應(yīng)于樣本的每次重復(fù)的重新定位被重復(fù)測(cè)量。在另一方面，提供了一種裝置，比如用于測(cè)量半導(dǎo)體樣本中的少數(shù)載流子壽命的 工具。該裝置包括鐵磁芯，所述鐵磁芯包括相對(duì)的第一和第二部件，所述第一和第二部件定義其之間的間隙。所述第一和第二部件中的每個(gè)都可以包括基底、從所述基底延伸的大體上環(huán)形的凸緣、以及從所述基底延伸并且在徑向上處于凸緣之內(nèi)的管狀部分。第一導(dǎo)體線圈可以圍繞與第一部件相關(guān)聯(lián)的管狀部分延伸，并且第二導(dǎo)體線圈可以圍繞與第二部件相關(guān)聯(lián)的管狀部分延伸。輻射源可以被配置為輻射在所述第一和第二部件之間定義的間隙的至少一部分，例如以便照明部署在該間隙中的晶片。第一和第二導(dǎo)體線圈可以被配置為并聯(lián)連接到可變電源，使得由第一導(dǎo)體線圈生成的磁場(chǎng)與由第二導(dǎo)體線圈生成的磁場(chǎng)大體上對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中，管狀部分可以對(duì)從輻射源發(fā)射的輻射為透明的。


在由此概括地描述了本發(fā)明以后，現(xiàn)在將參考附圖，這些附圖不一定是按比例繪制的。圖I是用于執(zhí)行半導(dǎo)體材料的樣本中的少數(shù)載流子壽命測(cè)量的系統(tǒng)的框圖。圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例配置的少數(shù)載流子壽命測(cè)量工具的示意圖。圖3是根據(jù)示例性實(shí)施例配置的鐵磁芯的立體圖。圖4是沿著圖3的平面p橫截的圖3的芯的立體圖。圖5是圖4的芯的部分分解立體圖。圖6是圖5的芯的頂視圖，其中移除了散射體以揭示底層發(fā)光二極管。圖7是沿著圖3的平面7 - 7橫截的圖3的芯的截面圖。圖8是沿著圖3的平面8-8橫截的圖3的芯的截面圖。圖9是根據(jù)另一示例性實(shí)施例配置的少數(shù)載流子壽命測(cè)量工具的示意圖。圖10是用作用于測(cè)量少數(shù)載流子壽命的工具的一部分的芯的示意性截面圖，該芯是根據(jù)另一示例性實(shí)施例配置的。詳細(xì)描述下面將參考示出本發(fā)明的一些、但不是全部實(shí)施例的附圖來(lái)更充分地描述本發(fā)明。事實(shí)上，這些發(fā)明可體現(xiàn)為很多不同的形式且在本文中不應(yīng)理解為限于在此所闡述的實(shí)施例；相反，提供這些實(shí)施例以使得本公開(kāi)滿(mǎn)足適用的法律要求。在全文中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元素。參考圖1，其中示出了用于執(zhí)行半導(dǎo)體材料的樣本s (“所述樣本”)中的少數(shù)載流子壽命測(cè)量的系統(tǒng)10的示意圖，所述系統(tǒng)是根據(jù)示例性實(shí)施例配置的。系統(tǒng)10包括與輻射源模塊14通信的信號(hào)生成模塊12。如后面將會(huì)予以討論的那樣，信號(hào)生成模塊12用于生成例如為振蕩電磁場(chǎng)形式的試探信號(hào)P，其中樣本s與所述試探信號(hào)p相互作用。隨著樣本s與試探信號(hào)p相互作用，該試探信號(hào)被衰減(尤其是)與該樣本中的少數(shù)載流子總數(shù)(population)相關(guān)的量。信號(hào)生成模塊12因此可以包括適于生成試探信號(hào)p的電組件(有源和無(wú)源二者)和電路。在一些實(shí)施例(在下面予以討論)中，信號(hào)生成模塊12可以包括諸如樣本接口之類(lèi)的結(jié)構(gòu)以用于有效地耦合試探信號(hào)P和樣本S。輻射源模塊14可以包括諸如一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(“LED”)之類(lèi)的輻射源以用于周期性地輻射r樣本S。如后面將會(huì)更詳細(xì)討論的那樣，輻射r的某部分可能被樣本s吸 收，由此導(dǎo)致樣本中的少數(shù)載流子總數(shù)改變。輻射源模塊14還可以包括用于控制從其中提供的輻射的強(qiáng)度的電子裝置。例如，在一些情況下，與輻射源模塊14相關(guān)聯(lián)的電子裝置可以包括輻射強(qiáng)度傳感器和反饋電路，這二者一起補(bǔ)償輻射強(qiáng)度的寄生波動(dòng)。在一些實(shí)施例(在下面予以討論)中，輻射源模塊14可以被配置為使得促進(jìn)對(duì)樣本s的輻射以及樣本和試探信號(hào)P的有效耦合。系統(tǒng)10還包括數(shù)據(jù)收集和處理模塊16以用于收集指示樣本s的少數(shù)載流子總數(shù)的時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集和處理模塊16與信號(hào)生成模塊12和輻射源模塊14 二者通信，并且可以處理數(shù)據(jù)d，包括將數(shù)據(jù)與試探信號(hào)p和輻射r相關(guān)，以便提供指示樣本的少數(shù)載流子壽命的輸出ol、02、03。在一些情況下，數(shù)據(jù)收集和處理模塊16可以至少部分與信號(hào)生成模塊12集成，其中試探信號(hào)生成和對(duì)試探信號(hào)衰減的測(cè)量(或者為了以其他方式避免這樣的衰減必須花費(fèi)的工作)被一起完成。參考圖2，其中示出了用于測(cè)量少數(shù)載流子壽命的工具122，所述工具是根據(jù)另一示例性實(shí)施例配置的。工具122包括邊緣振蕩器124形式的諧振電路,所述邊緣振蕩器124具有電感器124和電容器128。邊緣振蕩器124被配置為在與測(cè)量頻率電壓相關(guān)聯(lián)的測(cè)量頻率4下諧振。邊緣振蕩器124還可以包括促進(jìn)邊緣振蕩器的運(yùn)行的其他電路和組件130，比如電壓和/或電流源，這將在下面更詳細(xì)討論。工具122還包括鐵磁芯100，這將在下面予以討論。參考圖3 - 8，鐵磁芯100可以具有第一部分102和第二部分104，其中第一部分定義間隙106。第二部分104還可以定義間隙108，該間隙108與第一部分102中的間隙106對(duì)準(zhǔn)。芯100可以包括相對(duì)的第一部件110和第二部件112，其中第一和第二部件中的每個(gè)都形成第一部分102的至少一部分以及第二部分104的至少一部分。在一些實(shí)施例中，第一和第二部件110、112可以彼此獨(dú)立，并且跨沿著間隙106 (以及還有間隙108)取向的平面p大體上對(duì)稱(chēng)。這樣的配置可以允許晶片形式的樣本部署在間隙106中，同時(shí)為在側(cè)向上與該間隙中的部分間隔開(kāi)的樣本部分提供空隙。芯100可以附加地或可替代地關(guān)于由第一部分102定義的縱軸a大體上徑向?qū)ΨQ(chēng)。在一些實(shí)施例中，第一和第二部件110、112可以分別包括大體上平坦的基底114a、114b。第一部分102可以大體上垂直地從每個(gè)基底114a、114b延伸。第二部分104可以形成大體上環(huán)形的凸緣116，所述凸緣116大體上垂直地從每個(gè)基底114a、114b延伸并且還周向地圍繞第一部分102延伸。在這樣的實(shí)施例中，第一和第二部件110、112中的每個(gè)都呈現(xiàn)通常稱(chēng)為“罐形芯(pot core)”的形狀，其中中心柱從基板突起并且被環(huán)形凸緣包圍。芯100然后將(至少部分)由相對(duì)的罐形芯118構(gòu)成，其中第一部分102包括每個(gè)罐形芯的中心柱120并且第二部分104包括每個(gè)罐形芯的基板114a、114b和環(huán)形凸緣116。第一和第二部分102、104中的每個(gè)都可以被配置為分別沿其引導(dǎo)在邊緣振蕩器124運(yùn)行時(shí)由電感器126建立的磁場(chǎng)B。例如，電感器126可以包括周向地圍繞第一部分102延伸的至少一個(gè)線圈。如果需要，該線圈可以同第一部分102靜電屏蔽。參考圖2 — 8,第一部分102可能傾向于在磁場(chǎng)B沿著第一部分引導(dǎo)時(shí)抑制磁場(chǎng)B的側(cè)向散布，并且傾向于跨間隙106大體上均勻地引導(dǎo)該磁場(chǎng)。第二部分104可以被配置為使得結(jié)合第一部分102將磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中。當(dāng)然，磁場(chǎng)線無(wú)論任何主體或力用于引導(dǎo)該場(chǎng)都總是形成閉環(huán)，但是第一和第二部分可以用于專(zhuān)門(mén)地以磁場(chǎng)在其他情況下將不會(huì)經(jīng)歷的方式引導(dǎo)磁場(chǎng)B。第一和第二部件110、112可以耦合到用于將芯100的兩個(gè)部件保持 為彼此相對(duì)的支承結(jié)構(gòu)(未示出)。支承結(jié)構(gòu)可以由鐵磁或非鐵磁材料形成，并且可以是導(dǎo)電或絕緣的，并且在任何情況下都對(duì)芯100對(duì)磁場(chǎng)B的成形幾乎不產(chǎn)生影響。工具122還可以包括輻射源，比如一個(gè)或多個(gè)LED 132。LED 132可以被配置為輻射接近第一部分102中的間隙106的區(qū)域。LED 132可以延伸穿過(guò)基底114a、114b之一或二者，以便被部署在第一部分102與凸緣116之間。LED132可以被配置為以開(kāi)關(guān)頻率fs間歇性地發(fā)射輻射。例如，LED 132的運(yùn)行可以由LED控制器134來(lái)控制，該LED控制器134可以向LED供能，并且因此可以控制照明的強(qiáng)度和定時(shí)(即LED何時(shí)活動(dòng)和何時(shí)不活動(dòng)的時(shí)間)。LED控制器134可以包括以開(kāi)關(guān)頻率fs振蕩的振蕩器或與該振蕩器通信，使得LED以該開(kāi)關(guān)頻率被啟用和停用。盡管僅在LED控制器134與LED 132的圖8所示子集之間示出了連接，但是顯而易見(jiàn)的是，所有LED都可以連接到LED控制器，或者可以采用多個(gè)LED控制器。LED 132例如可以以圍繞第一部分102的環(huán)形模式來(lái)布置，以便輻射圍繞間隙106的大體上徑向?qū)ΨQ(chēng)的區(qū)域。相應(yīng)的LED 132可以被配置為發(fā)射不同波長(zhǎng)的輻射。例如，每個(gè)基底114a、114b都可以包括發(fā)射某個(gè)波長(zhǎng)的輻射的LED132，使得第一波長(zhǎng)的輻射是從包含在一個(gè)基底中的LED發(fā)射的，并且第二波長(zhǎng)的輻射是從包含在另一基底中的LED發(fā)射的?？商娲?，每個(gè)基底114a、114b都可以包括被配置為發(fā)射多個(gè)波長(zhǎng)的輻射的相應(yīng)LED，例如使得一個(gè)基底具有發(fā)射第一和第二波長(zhǎng)的輻射的相應(yīng)LED，并且另一基底具有發(fā)射第三和第四波長(zhǎng)的輻射的相應(yīng)LED。無(wú)論基底114a、114b是包括發(fā)射統(tǒng)一波長(zhǎng)還是多種波長(zhǎng)的輻射的LED，所述LED都可以被布置為使得發(fā)射徑向?qū)ΨQ(chēng)的輻射，例如通過(guò)交織不同波長(zhǎng)的LED的徑向?qū)ΨQ(chēng)的環(huán)。在一些實(shí)施例中，用分別不同波長(zhǎng)的輻射順序地輻射樣本可以具有優(yōu)點(diǎn)。例如，不同波長(zhǎng)的輻射可以穿透樣本達(dá)不同的深度。在輻射相對(duì)深地穿透到樣本中的情況下，輻射與樣本表面之間的相互作用的效果對(duì)于總體測(cè)量而言?xún)A向于比輻射保持為相對(duì)淺的情況不顯著。因此，利用不同輻射頻率的LED可以允許表征樣本的表面。芯100和/或輻射源還可以包括光散射體136，所述光散射體136被部署為與LED132相鄰并且被部署在第一部分102與凸緣116之間的空間中。散射體136用于接收LED132的離散輸出并且發(fā)射空間上更加均勻的輻射。
在運(yùn)行中，少數(shù)載流子壽命測(cè)量工具122可以被配置為容納樣本s(比如半導(dǎo)體材料的晶片)，使得該樣本的一部分被部署在間隙106內(nèi)。通過(guò)這種方式，由運(yùn)行中的邊緣振蕩器124的電感器126建立的磁場(chǎng)可以大體上均勻地延伸穿過(guò)樣本s的部署在間隙106中的那部分，由此將該樣本電磁耦合到邊緣振蕩器中。樣本s到振蕩器124中的電磁耦合傾向于在樣本中感生渦流，所述渦流散耗來(lái)自振蕩器124的能量。該渦流的大小和所導(dǎo)致的能量損失與樣本s的電導(dǎo)率O和厚度t相關(guān)，所述電導(dǎo)率涉及樣本中的所有載流子的密度與這些載流子的遷移率之積。工具122允許以若干方式監(jiān)測(cè)振蕩器124經(jīng)歷的損失。在一種情況下，跨邊緣振蕩器124的電壓(例如測(cè)量頻率電壓或圖8的點(diǎn)X與y之間的電壓差)可以被監(jiān)測(cè)以獲悉變化。在所有情況下，邊緣振蕩器124都必然包括電流源(圖8中未示出，但將在后面更詳細(xì)描述)，所述電流源被配置為供應(yīng)足以維持跨邊緣振蕩器124的電壓的電流。該電流在此有時(shí)被稱(chēng)為“驅(qū)動(dòng)電流”，并且相關(guān)聯(lián)的電流源被稱(chēng)為“驅(qū)動(dòng)電流源”。 因此，電流源的輸出表示振蕩器124中的損失，并且該量被監(jiān)測(cè)。在Miller等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，286，215中提供了關(guān)于該測(cè)量所基于的理論的更多細(xì)節(jié)，該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本申請(qǐng)。樣本s中的少數(shù)載流子的密度可以使用LED 132來(lái)調(diào)制?？梢杂萌缦螺椛鋪?lái)輻射樣本s :所述輻射的頻率大于或等于為了將電子從價(jià)帶跨過(guò)帶隙激發(fā)到導(dǎo)帶中所需的頻率(“超越帶隙(above bandgap)”福射)，由此生成樣本中的空穴一電子對(duì)。這些附加載流子的存在導(dǎo)致樣本增加的電導(dǎo)率(稱(chēng)為“光電導(dǎo)”)。在輻射發(fā)生時(shí)，電導(dǎo)率單調(diào)增加，并且在輻射停止以后，電導(dǎo)率指數(shù)地下降到其在不存在輻射時(shí)的值(即其平衡值)。在輻射開(kāi)始以后的電導(dǎo)率增加可以由下式來(lái)描述A O (t) qC U T (I - e-t/T) (I)其中A O是由光電導(dǎo)引起的樣本的電導(dǎo)率的變化，U是空穴和電子遷移率之和，T是時(shí)間常數(shù)，其等于有效少數(shù)載流子壽命，并且t是自從開(kāi)啟LED以來(lái)流逝的時(shí)間。注意，有些類(lèi)似的等式規(guī)定了停止輻射以后的樣本電導(dǎo)率的降低。工具122可以被配置為使得實(shí)現(xiàn)測(cè)量少數(shù)載流子壽命的若干不同方法。第一種方法是光電導(dǎo)衰減(PCD)方法，其中用超越帶隙輻射間歇性地輻射所表征的樣本。該間歇性輻射可以以開(kāi)關(guān)(即開(kāi)啟/關(guān)閉)頻率fs來(lái)提供，所述開(kāi)關(guān)頻率fs為(預(yù)期)有效少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的數(shù)量級(jí)或者低于所述倒數(shù)。緊接在輻射的每次停止以后，可以測(cè)量與時(shí)間有關(guān)的樣本s的電導(dǎo)率O的降低。通過(guò)將指數(shù)衰減與這些數(shù)據(jù)擬合，可以確定有效少數(shù)載流子壽命。PCD方法展示了 “自校準(zhǔn)”的有利特性，這意味著使用該方法獲得的結(jié)果不是相對(duì)的，而是對(duì)載流子壽命的客觀度量。然而，該方法需要與樣本壽命相比響應(yīng)非?？斓臏y(cè)量系統(tǒng)。因此，盡管PCD方法可容易地用于確定大半導(dǎo)體單晶錠和/或具有相對(duì)長(zhǎng)的有效少數(shù)載流子壽命(例如為IOu s或以上的量級(jí))的樣本的壽命，但是該方法往往對(duì)于測(cè)量其中有效少數(shù)載流子壽命相對(duì)短(例如<大約5 y s)的樣本中的有效少數(shù)載流子壽命不太有用，因?yàn)橥ǔ＿@樣的樣本的靈敏度不足以產(chǎn)生可接受的信噪比。由上述配置的工具實(shí)現(xiàn)的用于測(cè)量載流子壽命的第二種方法是在頒發(fā)給GabrielL. Miller的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，286,215中描述的方法，該專(zhuān)利的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本申請(qǐng)。如同PCD方法一樣、在此稱(chēng)為“GTAU方法”的該方法包括用超越帶隙輻射以開(kāi)關(guān)頻率fs間歇性地輻射樣本S，所述開(kāi)關(guān)頻率fs為(預(yù)期)有效少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的數(shù)量級(jí)或者低于該倒數(shù)。然而，在GTAU方法中，樣本S的電導(dǎo)率0是在啟用和停用LED 132之后相隔與T相比大的時(shí)間以后測(cè)量的。因此，所測(cè)量的電導(dǎo)率實(shí)際上是分別對(duì)于照明狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)率(即，當(dāng)LED 132發(fā)射輻射時(shí)的電導(dǎo)率)和對(duì)于非照明或“暗化”狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)率。從等式(I)中顯而易見(jiàn)的是，照明和暗化狀態(tài)中的穩(wěn)態(tài)電導(dǎo)率之差與積U T成比例。此外，樣本輻射開(kāi)始時(shí)的電導(dǎo)率增加將漸
在(上面所討論的)合適條件下，P⑶方法和GTAU方法任一或二者可以與少數(shù)載流子壽命測(cè)量工具122結(jié)合使用。數(shù)據(jù)采集和處理組件138可以被配置為從邊緣振蕩器124接收數(shù)據(jù)(比如跨邊緣振蕩器的電壓，即測(cè)量頻率電壓，或者為了將振蕩器的振蕩幅度維持在標(biāo)稱(chēng)幅度所需的驅(qū)動(dòng)電流的大小的指示)。數(shù)據(jù)采集和處理組件138還可以被配置為從LED控制器134接收指示LED 132的強(qiáng)度和開(kāi)關(guān)頻率的數(shù)據(jù)。所有這些數(shù)據(jù)都可以被存儲(chǔ)以供以后分析或者被用于向用戶(hù)提供關(guān)于樣本的電導(dǎo)率的輸出。在一些實(shí)施例中，樣本s可以反復(fù)地在工具122中重新定位，使得樣本的不同部分被部署在鐵氧體罐形芯106的兩半之間的間隙中。樣本s的電導(dǎo)率可以針對(duì)樣本的每次重新定位而被重新測(cè)量。數(shù)據(jù)采集和處理組件138可以被配置為除了電導(dǎo)率數(shù)據(jù)之外還接收關(guān)于樣本的移動(dòng)的數(shù)據(jù)，使得少數(shù)載流子壽命可以與樣本內(nèi)的空間位置相關(guān)以創(chuàng)建少數(shù)載流子壽命“圖(map)”。如上所述，根據(jù)上述實(shí)施例配置的工具可能傾向于跨由芯的第一部分定義的間隙基本上均勻地引導(dǎo)磁場(chǎng)。在一些情況下，這可能降低測(cè)量對(duì)樣本在間隙內(nèi)以及相對(duì)于芯的第一部分的任一部分的間隔的敏感度。還應(yīng)注意，在根據(jù)上面討論配置的實(shí)施例中所提供的單個(gè)工具中執(zhí)行GTAU和PCD測(cè)量方法兩者的能力具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。如之前所述，GTAU方法與PCD方法相比具有相對(duì)優(yōu)良的SNR并且能夠測(cè)量較短的少數(shù)載流子壽命。然而，GTAU測(cè)量的結(jié)果不是絕對(duì)的，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于光強(qiáng)?？商娲?，PCD方法雖然在SNR和測(cè)量較短載流子壽命的能力方面都相對(duì)差，但是它是絕對(duì)測(cè)量。因此，這些方法可以是互補(bǔ)的，其中PCD方法用于校準(zhǔn)GTAU方法結(jié)果并且GTAU方法于是針對(duì)較短少數(shù)載流子壽命提供高質(zhì)量測(cè)量。參考圖9，其中示出了用于測(cè)量少數(shù)載流子壽命的工具222，所述工具是根據(jù)另一示例性實(shí)施例配置的。該工具包括具有電感器226和電容器228的邊緣振蕩器224并且被配置為在測(cè)量頻率fm下諧振，所述測(cè)量頻率fm與測(cè)量頻率電壓相關(guān)聯(lián)。電感器226可以被配置為促進(jìn)半導(dǎo)體樣本s到邊緣振蕩器224的電磁耦合，例如通過(guò)被部署為使得由電感器產(chǎn)生的磁場(chǎng)延伸到樣本中。如上面所討論的那樣，芯100增強(qiáng)了樣本s到邊緣振蕩器224中的電磁耦合。邊緣振蕩器224必然包括電壓調(diào)節(jié)電路240。電壓調(diào)節(jié)器240可以包括比較器242，所述比較器242輸出跨振蕩器224的電壓(其由整流器244輸出)與參考電壓源246之間的差。來(lái)自比較器242的輸出被傳遞給誤差積分器248，所述誤差積分器248控制電流源(驅(qū)動(dòng)電流源)250輸出電流(驅(qū)動(dòng)電流)，所述電流旨在使跨電感器226的電壓與參考電壓源246之間的差最小化。與之前公開(kāi)的半導(dǎo)體少數(shù)載流子壽命測(cè)量系統(tǒng)的性能相比，邊緣振蕩器224的實(shí)施例可以提供增強(qiáng)的性能。例如，實(shí)施例可以顯示出振蕩器的經(jīng)改善的信噪比(SNR)。工具222還包括與LED驅(qū)動(dòng)器254通信的一個(gè)或多個(gè)LED 232，所述LED驅(qū)動(dòng)器254被配置為控制所述LED的運(yùn)行。LED驅(qū)動(dòng)器254可以從振蕩器256接收信號(hào)，使得LED232的開(kāi)關(guān)頻率fs遵循振蕩器的振蕩頻率。LED 232可以由LED驅(qū)動(dòng)器254來(lái)驅(qū)動(dòng)，例如以(標(biāo)稱(chēng))IOOHz的開(kāi)關(guān)頻率fs (即5毫秒“開(kāi)啟”然后5毫秒“關(guān)閉”)。在運(yùn)行中，工具222可以被配置為容納諸如半導(dǎo)體晶片之類(lèi)的半導(dǎo)體材料樣本S，使得該樣本電磁耦合到邊緣振蕩器224中，所述邊緣振蕩器224在與測(cè)量頻率電壓相關(guān)聯(lián)的測(cè)量頻率fm下諧振。隨著振蕩器224將能量轉(zhuǎn)移到樣本中，驅(qū)動(dòng)電流被電壓調(diào)節(jié)器24自動(dòng)調(diào)整，以便維持恒定的測(cè)量頻率電壓。如上面所討論的那樣，由驅(qū)動(dòng)電流源250提供的驅(qū)動(dòng)電流表示所測(cè)量的樣本的薄層(sheet)電導(dǎo)率?？梢杂贸綆遁椛溟g歇性地輻射樣本S。該間歇性可以為開(kāi)關(guān)頻率fs，所述開(kāi)關(guān)頻率fs為樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的數(shù)量級(jí)或者低于所述倒數(shù)。針對(duì)對(duì)樣本s的福射的每次開(kāi)始和停止，樣本的電導(dǎo)率將變化，因此振蕩器224上的負(fù)載也將變化。振蕩器224 上的該負(fù)載改變將導(dǎo)致振蕩幅度傾向于降低，并且驅(qū)動(dòng)電流源250用于將跨所述諧振電路的測(cè)量頻率電壓維持為恒定(即穩(wěn)定化)。由驅(qū)動(dòng)電流源250提供的驅(qū)動(dòng)電流可以被連續(xù)地監(jiān)測(cè)以便確定樣本電導(dǎo)率以及從中確定樣本的少數(shù)載流子壽命。驅(qū)動(dòng)電流的監(jiān)測(cè)可包括可能利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備來(lái)存儲(chǔ)與時(shí)間和LED 232的狀態(tài)(例如其中發(fā)出的輻射的強(qiáng)度)有關(guān)的驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)。測(cè)量頻率電壓也可以被記錄下以供與驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)相關(guān)。驅(qū)動(dòng)電流可以以比樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)更高的采樣率被采樣，由此允許充足的數(shù)據(jù)收集以針對(duì)緊接在停止輻射以后的電導(dǎo)率降低實(shí)現(xiàn)PCD曲線擬合。例如，驅(qū)動(dòng)電流可以由高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(其例如提供每秒106次轉(zhuǎn)換)來(lái)數(shù)字化。在一些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)的采樣率可以與振蕩器256同步，使得在LED 232被開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間附近采用高采樣率，并且在其他時(shí)間采用較低采樣率。由工具222收集的數(shù)據(jù)可以以多種方式來(lái)提供。時(shí)間驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)可以按照等式
(I)和針對(duì)信號(hào)衰減的相關(guān)等式進(jìn)行擬合，以便直接為長(zhǎng)壽命樣本獲得少數(shù)載流子壽命。這被稱(chēng)為“PCD輸出”(參見(jiàn)圖9)?？商娲?，在驅(qū)動(dòng)電流調(diào)制與少數(shù)載流子壽命成比例的條件下，驅(qū)動(dòng)電流本身可以被適當(dāng)放大(例如利用與振蕩器256同步的鎖相放大器)，以便指示少數(shù)載流子壽命。該輸出被稱(chēng)作“GTAU輸出”。作為另一替代方案,可以報(bào)告樣本的電導(dǎo)率(從其中導(dǎo)出GTAU輸出)。該輸出被稱(chēng)為“薄層電導(dǎo)輸出”，并且是通過(guò)使用已知薄層電導(dǎo)的單個(gè)樣本被計(jì)算出的。注意，可以基本上同時(shí)為單個(gè)樣本提供這些輸出中的任何或所有輸出?？偟膩?lái)說(shuō)，根據(jù)上述實(shí)施例配置的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)從十分之一微秒到幾毫秒的半導(dǎo)體少數(shù)載流子壽命的測(cè)量，其中每次測(cè)量都呈現(xiàn)半秒的數(shù)量級(jí)。測(cè)量可以使用PCD方法和GTAU方法來(lái)執(zhí)行，其中PCD方法提供固有的校準(zhǔn)，并且GTAU方法促進(jìn)短壽命測(cè)量并提供改善的SNR。薄層電導(dǎo)也可以被報(bào)告，并且來(lái)自所有三個(gè)測(cè)量(PCD、GTAU和薄層電導(dǎo))的輸出可以對(duì)用戶(hù)可用。參考圖10，其中示出了用作用于測(cè)量少數(shù)載流子壽命的工具(例如圖2的工具122)的一部分的芯300的示意性截面圖，所述芯是根據(jù)另一示例性實(shí)施例配置的。芯300可以包括相對(duì)的第一部件310和第二部件312，所述部件被間隔開(kāi)以形成間隙306，所述間隙306被配置為容納要測(cè)量少數(shù)載流子壽命的晶片W。第一和第二部件310和312中的每個(gè)都可以具有大體上平坦的基底314和大體上的環(huán)形凸緣316。LED 332可以如之前所討論的那樣延伸穿過(guò)基底314。每個(gè)部件310、312還可以包括相應(yīng)的管狀部分360a、360b，所述管狀部分360a、360b從基底314延伸并且在徑向上部署在凸緣316之內(nèi)。管狀部分360a、360b可以對(duì)LED332發(fā)射的光(或者對(duì)用于輻射晶片w的任何輻射)為透明的。例如，管狀部分360a、360b可以由透明塑料材料形成。諸如線326a之類(lèi)的導(dǎo)體可以圍繞管狀部分360a纏繞，并且諸如線326b之類(lèi)的導(dǎo)體可以圍繞管狀部分360b纏繞。線326a、326b因此可以在連接到可變電源(未示出)時(shí)形成電感器。線326a、326b可以并聯(lián)連接到電源，并且可以被配置為使得由每個(gè)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)與另一線產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)這種方式，磁場(chǎng)可以相互補(bǔ)充而不是相互反作用。在一些實(shí)施例中，線326a、326b可以圍繞相應(yīng)的管狀部分360a、360b在接近間隙306的位置處繞線，由此增加跨間隙的聚合磁場(chǎng)的均勻性。在維持在此所述的測(cè)量系統(tǒng)的原理(和優(yōu)點(diǎn))的情況下，本發(fā)明的若干替代實(shí)施例、是可能的。具體而言，鐵磁芯的替代配置例如可以包括相對(duì)的U形或E形芯，而不是在此所述的分裂的杯形芯。在評(píng)估這些(或其他)替代實(shí)施例的適合度時(shí)，存在需要評(píng)估的三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)到半導(dǎo)體樣本的電感耦合的緊密度；光源的均勻性；以及對(duì)從所期望的測(cè)量區(qū)以外的任何半導(dǎo)體材料產(chǎn)生的信號(hào)的屏蔽。在此主張的是，分裂的杯形芯實(shí)施例與替代配置相比可以實(shí)現(xiàn)這些關(guān)鍵參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)方面的優(yōu)點(diǎn)。因此，能夠理解，本發(fā)明不限于所公開(kāi)的具體實(shí)施例，并且修改和其他實(shí)施例旨在包括在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。盡管在此采用了特定術(shù)語(yǔ)，但是這些術(shù)語(yǔ)僅僅是在一般性和描述性意義上使用的，而不是用于限制的目的。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括 諧振電路，所述諧振電路包括電感器和電容器并且被配置為在測(cè)量頻率下諧振； 鐵磁芯，所述鐵磁芯包括 第一部分，所述第一部分定義間隙并且被配置為沿所述第一部分引導(dǎo)由所述電感器建立的磁場(chǎng)，使得所述第一部分之外的磁場(chǎng)的側(cè)向散布被抑制，并且跨所述間隙大體上均勻地引導(dǎo)所述磁場(chǎng)；以及 第二部分，所述第二部分被配置為沿所述第二部分引導(dǎo)磁場(chǎng)并且結(jié)合所述第一部分將所述磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中；以及 輻射源，所述輻射源被配置為輻射與由所述鐵磁芯的所述第一部分定義的間隙接近的區(qū)域。
2.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述電感器包括周向地圍繞所述第一部分延伸的至少一個(gè)線圈。
3.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述輻射源被配置為輻射圍繞所述間隙的、跨由所述第一部分定義的縱軸對(duì)稱(chēng)的區(qū)域。
4.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述第一部分定義縱軸，并且所述鐵磁芯關(guān)于所述縱軸大體上徑向?qū)ΨQ(chēng)。
5.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管，所述至少兩個(gè)發(fā)光二極管被配置為發(fā)射波長(zhǎng)分別不同的輻射。
6.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述鐵磁芯包括相對(duì)的第一和第二部件，其中所述第一部件形成所述第一和第二部分的至少一部分，并且所述第二部件形成所述第一和第二部分的至少一部分。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二部件跨沿著由所述鐵磁芯的所述第一部分定義的間隙取向的平面大體上對(duì)稱(chēng)。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二部件分別包括伸長(zhǎng)的基底、從所述伸長(zhǎng)的基底中的每個(gè)延伸的中心柱、以及在所述中心柱的相對(duì)側(cè)并且與所述中心柱大體上平行地從所述伸長(zhǎng)的基底中的每個(gè)延伸的一對(duì)側(cè)柱，使得所述第一和第二部件中的每個(gè)都大體上形成“E”形，所述第一部分包括所述中心柱并且所述第二部分包括所述側(cè)柱。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二部件分別包括大體上平坦的基底，所述第一部分從所述基底大體上垂直地延伸，并且所述第二部分形成大體上為環(huán)形的凸緣，所述凸緣從所述基底大體上垂直地延伸并且在周向上圍繞所述第一部分延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第二部分定義間隙，所述間隙與所述第一部分定義的間隙對(duì)準(zhǔn)。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管延伸穿過(guò)所述基底之一并且被部署在所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管，所述至少兩個(gè)發(fā)光二極管分別延伸穿過(guò)所述基底中的相應(yīng)基底并且分別被部署在所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括多個(gè)發(fā)光二極管，所述多個(gè)發(fā)光二極管被部署為在周向上圍繞所述第一部分，并且延伸穿過(guò)所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間的所述基底之一。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括另外的多個(gè)發(fā)光二極管，所述另外的多個(gè)發(fā)光二極管被部署為在周向上圍繞所述第一部分，并且延伸穿過(guò)所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間的所述基底中的另一基底。
15.如權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述輻射源被配置為以開(kāi)關(guān)頻率間歇性地發(fā)射輻射。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述裝置被配置為在由所述鐵磁芯的所述 第一部分定義的間隙中容納半導(dǎo)體材料的樣本，并且所述輻射源被配置為間歇性地輻射所述樣本，所述輻射被配置為導(dǎo)致所述樣本中的光電導(dǎo)并且所述開(kāi)關(guān)頻率為所述樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的數(shù)量級(jí)或者低于所述倒數(shù)，并且其中所述諧振電路與測(cè)量頻率電壓相關(guān)聯(lián)并且包括驅(qū)動(dòng)電流源，所述驅(qū)動(dòng)電流源被配置為提供可調(diào)整的驅(qū)動(dòng)電流以便將跨所述諧振電路的測(cè)量頻率電壓維持為恒定。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被配置為在所述樣本的輻射開(kāi)始和停止之后相隔高于所述樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的時(shí)間收集驅(qū)動(dòng)電流值。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還被配置為以高于所述樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的數(shù)據(jù)收集頻率、以及在緊接在所述樣本的輻射開(kāi)始和停止以后的時(shí)間收集驅(qū)動(dòng)電流值。
19.一種裝置,包括 鐵磁芯，所述鐵磁芯包括 第一部分，所述第一部分定義間隙并且被配置為沿所述第一部分引導(dǎo)由圍繞所述第一部分纏繞的電感器所建立的磁場(chǎng)，使得所述第一部分之外的磁場(chǎng)的側(cè)向散布被抑制，并且跨所述間隙大體上均勻地引導(dǎo)所述磁場(chǎng)；以及 第二部分，所述第二部分被配置為沿所述第二部分引導(dǎo)磁場(chǎng)并且結(jié)合所述第一部分將所述磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中；以及 輻射源，所述輻射源被集成到所述鐵磁芯中。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述輻射源被配置為輻射圍繞由所述鐵磁芯的所述第一部分定義的間隙的徑向?qū)ΨQ(chēng)的區(qū)域。
21.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述第一部分定義縱軸，并且所述鐵磁芯關(guān)于所述縱軸大體上徑向?qū)ΨQ(chēng)。
22.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管，所述至少兩個(gè)發(fā)光二極管被配置為發(fā)射波長(zhǎng)分別不同的輻射。
23.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述裝置被配置為在由所述鐵磁芯的所述第一部分定義的間隙中容納半導(dǎo)體材料的樣本，使得所述輻射源能夠輻射所述樣本。
24.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，所述鐵磁芯包括相對(duì)的第一和第二部件，其中第一部件形成所述第一和第二部分的至少一部分，并且第二部件形成所述第一和第二部分的至少一部分。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二部件跨沿著由所述鐵磁芯的所述第一部分定義的間隙取向的平面大體上對(duì)稱(chēng)。
26.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二部件分別包括伸長(zhǎng)的基底、從所述伸長(zhǎng)的基底中的每個(gè)延伸的中心柱、以及在所述中心柱的相對(duì)側(cè)并且與所述中心柱大體上平行地從所述伸長(zhǎng)的基底中的每個(gè)延伸的一對(duì)側(cè)柱，使得所述第一和第二部件中的每個(gè)都大體上形成“E”形，所述第一部分包括所述中心柱并且所述第二部分包括所述側(cè)柱。
27.如權(quán)利要求24所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二部件分別包括大體上平坦的基底，所述第一部分從所述基底大體上垂直地延伸，并且所述第二部分形成大體上為環(huán)形的凸緣，所述凸緣從所述基底大體上垂直地延伸并且在周向上圍繞所述第一部分延伸。
28.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述第二部分定義間隙，所述間隙與所述第一部分定義的間隙對(duì)準(zhǔn)。
29.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管延伸穿過(guò)所述基底之一并且被部署在所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間。
30.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括至少兩個(gè)發(fā)光二極管，所述至少兩個(gè)發(fā)光二極管分別延伸穿過(guò)所述基底中的相應(yīng)基底并且分別被部署在所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間。
31.如權(quán)利要求27所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括多個(gè)發(fā)光二極管，所述多個(gè)發(fā)光二極管被部署為在周向上圍繞所述第一部分，并且延伸穿過(guò)所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間的所述基底之一。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述輻射源包括另外的多個(gè)發(fā)光二極管，所述另外的多個(gè)發(fā)光二極管被部署為在周向上圍繞所述第一部分，并且延伸穿過(guò)所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間的所述基底中的另一基底。
33.一種方法,包括 提供一種裝置，所述裝置包括 諧振電路，所述諧振電路包括電感器和電容器并且被配置為在測(cè)量頻率下諧振，所述測(cè)量頻率與跨所述諧振電路的測(cè)量頻率電壓相關(guān)聯(lián)； 鐵磁芯，所述鐵磁芯包括 第一部分，所述第一部分定義間隙并且被配置為沿所述第一部分引導(dǎo)由所述電感器建立的磁場(chǎng)，使得所述第一部分之外的磁場(chǎng)的側(cè)向散布被抑制，并且跨所述間隙大體上均勻地引導(dǎo)所述磁場(chǎng)；以及 第二部分，所述第二部分被配置為沿所述第二部分引導(dǎo)磁場(chǎng)并且結(jié)合所述第一部分將所述磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中；以及 輻射源，所述輻射源被配置為輻射與由所述鐵磁芯的第一部分定義的間隙接近的區(qū)域； 將樣本電磁耦合到所述諧振電路中，所述樣本的第一部分部署在所述間隙中，使得由所述電感器建立的磁場(chǎng)大體上均勻地延伸穿過(guò)所述樣本的第一部分； 調(diào)整所述諧振電路的驅(qū)動(dòng)電流以將所述測(cè)量頻率電壓維持為恒定；以及以開(kāi)關(guān)頻率間歇性地用被配置為導(dǎo)致所述樣本中的光電導(dǎo)的輻射來(lái)輻射與所述第一部分接近的區(qū)域中的所述樣本，所述開(kāi)關(guān)頻率為所述樣本的少數(shù)載流壽命的倒數(shù)的數(shù)量級(jí)或者低于所述倒數(shù)。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，還包括確定所述樣本的少數(shù)載流子壽命。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，確定所述樣本的少數(shù)載流子壽命包括在輻射所述樣本時(shí)和在所述樣本未被輻射時(shí)都測(cè)量驅(qū)動(dòng)電流。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，測(cè)量驅(qū)動(dòng)電流還包括以高于所述樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的采樣頻率、以及在緊接在所述樣本的輻射開(kāi)始和停止以后的時(shí)間對(duì)所述驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行采樣，所述方法還包括確定在所述樣本的輻射停止以后以及在等于所述樣本的少數(shù)載流子壽命的倒數(shù)的時(shí)間內(nèi)所測(cè)量的時(shí)間驅(qū)動(dòng)電流數(shù)據(jù)的函數(shù)逼近。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，測(cè)量驅(qū)動(dòng)電流包括在所述樣本的輻射開(kāi)始和停止以后測(cè)量準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)電流以找出其之間的差，還包括縮放所述差并且提供經(jīng)縮放的差作為輸出。
38.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，間歇性地輻射所述樣本包括用第一特征波長(zhǎng)的福射間歇性地福射所述樣本，并且隨后用與第一特征波長(zhǎng)不同的第二特征波長(zhǎng)的福射間歇性地輻射所述樣本。
39.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，還包括重復(fù)地重新定位所述樣本，使得所述樣本的不同部分被部署在由所述鐵磁芯的第一部分定義的間隙中，并且其中測(cè)量驅(qū)動(dòng)電流包括響應(yīng)于所述樣本的每次重復(fù)的重新定位而重復(fù)測(cè)量驅(qū)動(dòng)電流。
40.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，提供一種裝置包括；提供包括鐵磁芯的裝置，所述鐵磁性具有相對(duì)的第一和第二部件，所述第一部件形成所述第一和第二部分的至少一部分，并且所述第二部件形成所述第一和第二部分的至少一部分，其中所述第一和第二部件分別包括大體上平坦的基底，所述第一部分從所述基底大體上垂直地延伸，并且所述第二部分形成大體上為環(huán)形的凸緣，所述凸緣從所述基底大體上垂直地延伸并且在周向上圍繞所述第一部分延伸。
41.如權(quán)利要求40所述的裝置，其特征在于，提供一種裝置包括提供包括輻射源的裝置，所述輻射源具有多個(gè)發(fā)光二極管，所述多個(gè)發(fā)光二極管被部署為在周向上圍繞所述第一部分，并且延伸穿過(guò)所述第一部分與由所述第二部分形成的所述凸緣之間的所述基底之
42.如權(quán)利要求33所述的裝置，其特征在于，提供一種裝置包括提供包括鐵磁芯的裝置，所述鐵磁芯具有相對(duì)的第一和第二部件，所述第一和第二部件分別包括伸長(zhǎng)的基底、從所述伸長(zhǎng)的基底中的每個(gè)延伸的中心柱、以及在所述中心柱的相對(duì)側(cè)并且與所述中心柱大體上平行地從所述伸長(zhǎng)的基底中的每個(gè)延伸的一對(duì)側(cè)柱，使得所述第一和第二部件中的每個(gè)都大體上形成“E”形，所述第一部分包括所述中心柱并且所述第二部分包括所述側(cè)柱。
43.一種裝置，包括 鐵磁芯，所述鐵磁芯包括相對(duì)的第一和第二部件，所述第一和第二部件定義其之間的間隙，所述第一和第二部件中的每個(gè)都包括 基底；從所述基底延伸的大體上為環(huán)形的凸緣；以及 從所述基底延伸并且在徑向上處于所述凸緣之內(nèi)的管狀部分； 第一導(dǎo)體線圈，所述第一導(dǎo)體線圈圍繞與所述第一部件相關(guān)聯(lián)的所述管狀部分延伸； 第二導(dǎo)體線圈，所述第二導(dǎo)體線圈圍繞與所述第二部件相關(guān)聯(lián)的所述管狀部分延伸；以及 輻射源，所述輻射源被配置為輻射在所述第一和第二部件之間定義的所述間隙的至少一部分； 其中所述第一和第二導(dǎo)體線圈被配置為并聯(lián)連接到可變電源，使得由所述第一導(dǎo)體線圈生成的磁場(chǎng)與由所述第二導(dǎo)體線圈生成的磁場(chǎng)大體上對(duì)準(zhǔn)。
44.如權(quán)利要求43所述的裝置，其特征在于，所述管狀部分對(duì)從所述輻射源發(fā)射的輻射為透明的。
全文摘要
提供了一種用于測(cè)量少數(shù)載流子壽命的裝置。該裝置包括諧振電路，所述諧振電路具有電感器和電容器并且被配置為在測(cè)量頻率下諧振。該裝置還包括具有第一部分和第二部分的鐵磁芯。第一部分定義間隙并且可以被配置為沿其引導(dǎo)由所述電感器建立的磁場(chǎng)，使得第一部分之外的磁場(chǎng)的側(cè)向散布被抑制，并且跨所述間隙大體上均勻地引導(dǎo)所述磁場(chǎng)。第二部分可以被配置為沿第二部分引導(dǎo)磁場(chǎng)并且結(jié)合第一部分將磁場(chǎng)引導(dǎo)到閉環(huán)中。輻射源可以被配置為輻射與由鐵磁芯的第一部分定義的間隙接近的區(qū)域。
文檔編號(hào)G01N27/02GK102713591SQ201180005822
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者D·C·緹格韋爾, G·L·米勒, J·W·福斯特 申請(qǐng)人:Mks儀器股份有限公司