JPH03268443A - 半導体評価装置 - Google Patents
半導体評価装置Info
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- JPH03268443A JPH03268443A JP6733290A JP6733290A JPH03268443A JP H03268443 A JPH03268443 A JP H03268443A JP 6733290 A JP6733290 A JP 6733290A JP 6733290 A JP6733290 A JP 6733290A JP H03268443 A JPH03268443 A JP H03268443A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体材料の還元質量を評価する際に用いて好適な半導
体評価装置に関し、 従来の臨界磁場測定装置に対して極めて簡単な改変を加
え、サンプルである半導体に外部からの光を透過させて
から外部に取り出すことを可能にすることを目的とし、 デューア瓶内にそれぞれの中心軸が同一線上にあって該
中心軸に沿って外部からの光を導入及び導出可能である
ように且つその外部からの光の照射範囲内に半導体のサ
ンプルを挿入することが可能である間隙を維持して並置
された二つの超伝導マグネットを備えてなるよう構成す
る。
体評価装置に関し、 従来の臨界磁場測定装置に対して極めて簡単な改変を加
え、サンプルである半導体に外部からの光を透過させて
から外部に取り出すことを可能にすることを目的とし、 デューア瓶内にそれぞれの中心軸が同一線上にあって該
中心軸に沿って外部からの光を導入及び導出可能である
ように且つその外部からの光の照射範囲内に半導体のサ
ンプルを挿入することが可能である間隙を維持して並置
された二つの超伝導マグネットを備えてなるよう構成す
る。
本発明は、半導体材料の還元質量を評価する際に用いて
好適な半導体評価装置に関する。
好適な半導体評価装置に関する。
化合物半導体はシリコン半導体に比較して発光効率や光
吸収強度が大きいことから、現在、様々な光半導体装置
に用いられている。
吸収強度が大きいことから、現在、様々な光半導体装置
に用いられている。
そのような化合物半導体としては、例えば、１〔μｍ〕
帯光通光通信用１ＧａＡｓ Ｐ、可視光半導体レーザ用
Ａｊ２ＧａｌｎＰ或いはＡｆｆｉＧａＡｓなどが挙げら
れる。
帯光通光通信用１ＧａＡｓ Ｐ、可視光半導体レーザ用
Ａｊ２ＧａｌｎＰ或いはＡｆｆｉＧａＡｓなどが挙げら
れる。
これ等の化合物半導体を簡単、且つ、的確に評価するこ
とができれば、特性良好な光半導体装置を実現するのに
有効である。
とができれば、特性良好な光半導体装置を実現するのに
有効である。
〔従来の技術］
一般に、化合物半導体に於ける光学特性は、そのエネル
ギ・バンド構造に依って決定される。
ギ・バンド構造に依って決定される。
第３図は化合物半導体のエネルギ・バンド構造の一例を
表すダイヤグラムである。
表すダイヤグラムである。
図に於いて、Ｅはエネルギ、ｋは半導体内の任意の方向
の波数、ＥＣは伝導帯の底、Ｅｖは価電子帯の頂をそれ
ぞれ示している。
の波数、ＥＣは伝導帯の底、Ｅｖは価電子帯の頂をそれ
ぞれ示している。
図示の二つのハンド間に於ける光学遷移は等しい波数ｋ
に於いてのみ発生する。成るエネルギ已に於いて、光学
遷移を生ずる状態数である結合状態密度Ｊ （Ｅ）は、 μ：二つのハンドの還元質量 Ｔｈ ： ｈ／２π ｈニブランクの定数 Ｅ、：エネルギ・ハンド・ギャップ で与えられる。
に於いてのみ発生する。成るエネルギ已に於いて、光学
遷移を生ずる状態数である結合状態密度Ｊ （Ｅ）は、 μ：二つのハンドの還元質量 Ｔｈ ： ｈ／２π ｈニブランクの定数 Ｅ、：エネルギ・ハンド・ギャップ で与えられる。
この式からすると、成るエネルギＥに於ける結合状態密
度Ｊ （Ｅ）は二つのハントの還元質量μで決まること
が明らかである。
度Ｊ （Ｅ）は二つのハントの還元質量μで決まること
が明らかである。
第４図は結合状態密度Ｊ （Ｅ）が二つのバンドの還元
質量μで決まることを説明する為の線図を表し、縦軸に
は結合状態密度Ｊ （Ｅ）を、横軸にはエネルギをそれ
ぞれ採っである。
質量μで決まることを説明する為の線図を表し、縦軸に
は結合状態密度Ｊ （Ｅ）を、横軸にはエネルギをそれ
ぞれ採っである。
図に於いて、ω。はサイクロトロン周波数を示している
。
。
半導体の光吸収過程、及び、その逆過程である発光過程
はエネルギ・バンド・ギャップＥ、よりも高エネルギ側
で発生し、その強度は状態密度に比例するので、その半
導体に固有の有効質量に依って決定される。即ち、還元
質量μの値を正確に知ることは、半導体の光学特性を評
価する上で大変に重要である。
はエネルギ・バンド・ギャップＥ、よりも高エネルギ側
で発生し、その強度は状態密度に比例するので、その半
導体に固有の有効質量に依って決定される。即ち、還元
質量μの値を正確に知ることは、半導体の光学特性を評
価する上で大変に重要である。
ところで、この還元質量μを評価する為の手段としては
、半導体に低温で高磁場をかけた際に生ずるランダウ準
位を調べる方法が知られている。
、半導体に低温で高磁場をかけた際に生ずるランダウ準
位を調べる方法が知られている。
即ち、半導体に於ける磁場に垂直な平面内に於ける電子
の連動は量子化される。
の連動は量子化される。
第５図は電子の運動が量子化されることを説明する為の
エネルギ・バンド・ダイヤグラムを表している。
エネルギ・バンド・ダイヤグラムを表している。
図に於いて、ｋ２は磁場の方向を示し、また、伝導帯及
び価電子帯の***したハンドには、量子数ｎ＝０．１．
２・・・・が付されている。このようなハンドに於ける
結合状態密度Ｊ （Ｅ）は、但し、ｈ（Ｊ）ｃ＝ｅＢ′
ｈ／μ Ｂ：磁場の強さ ｅ：電子の電荷 で与えられる。
び価電子帯の***したハンドには、量子数ｎ＝０．１．
２・・・・が付されている。このようなハンドに於ける
結合状態密度Ｊ （Ｅ）は、但し、ｈ（Ｊ）ｃ＝ｅＢ′
ｈ／μ Ｂ：磁場の強さ ｅ：電子の電荷 で与えられる。
第４図に於いては、結合状態密度Ｊ （Ｅ）が破線で表
され、 Ｅ ＝２９ ＋（ｎ ＋１ ／ ２ ） ｈ ω。
され、 Ｅ ＝２９ ＋（ｎ ＋１ ／ ２ ） ｈ ω。
に於いて、結合状態密度Ｊ （Ｅ）に鋭いピークが現れ
ている。
ている。
このようなことから、高磁場の下で、光吸収スペクトル
を測定すれば、それぞれのエネルギ量子単位に対応した
ピークが観測できる筈であり、このピークのエネルギは
、磁場の強さＢに比例して増加し、その傾きは、 （ｎ ＋ １ ／ ２ ） （ｅ ′Ｆｌ／ ｔｔ
）である。従って、各エネルギ量子準位に対応したピー
クのエネルギの磁場依存性を調べることに依り、その傾
きから還元質量μを決定できることが理解される。
を測定すれば、それぞれのエネルギ量子単位に対応した
ピークが観測できる筈であり、このピークのエネルギは
、磁場の強さＢに比例して増加し、その傾きは、 （ｎ ＋ １ ／ ２ ） （ｅ ′Ｆｌ／ ｔｔ
）である。従って、各エネルギ量子準位に対応したピー
クのエネルギの磁場依存性を調べることに依り、その傾
きから還元質量μを決定できることが理解される。
このような測定を行う為には、試料である半導体に低温
で高磁場をかけ、且つ、半導体に光を透過させて光吸収
スペクトルを測定できる装置が必要である。
で高磁場をかけ、且つ、半導体に光を透過させて光吸収
スペクトルを測定できる装置が必要である。
ところで、例えば、数テスラの高磁場を得る為には、液
体ヘリウム（４，２（Ｋ））で冷却した超伝導マグネッ
トが必要である。
体ヘリウム（４，２（Ｋ））で冷却した超伝導マグネッ
トが必要である。
斯かる高い磁場を簡単に得る装置としては、超伝導体な
どの臨界磁場を測定する為の超伝導マグネットが知られ
ている。
どの臨界磁場を測定する為の超伝導マグネットが知られ
ている。
第６図は超伝導体などの臨界磁場を測定する為の装置の
要部切断側面図であり、この装置に依ると高磁場を生成
させることができる。
要部切断側面図であり、この装置に依ると高磁場を生成
させることができる。
図に於いて、■はガラスのデューア瓶（Ｄｅｗａｒ
ｖｅｓｓｅｌ）、２は超伝導マグネット、３はサンプル
・ホルダをそれぞれ示している。
ｖｅｓｓｅｌ）、２は超伝導マグネット、３はサンプル
・ホルダをそれぞれ示している。
この臨界磁場測定装置では、デューア瓶１の二重壁内に
は液体窒素が充」され、また、超伝導マスク２などが収
容されているデューア瓶ｌ内には液体ヘリウムが充填さ
れる。
は液体窒素が充」され、また、超伝導マスク２などが収
容されているデューア瓶ｌ内には液体ヘリウムが充填さ
れる。
図から明らかなように、超伝導マグネット２はデューア
瓶１の底近くに中心軸が地面に垂直となるように配置さ
れている。
瓶１の底近くに中心軸が地面に垂直となるように配置さ
れている。
サンプルは上方より超伝導マグネット２内にセットされ
て磁場を受けるようになっている。
て磁場を受けるようになっている。
サンプルには電極を付けておき、抵抗が現れる磁場を測
定することで臨界磁場を決定するようにしている。
定することで臨界磁場を決定するようにしている。
第６図について説明した臨界磁場測定装置に依ると比較
的簡易に高磁場が得られ、その面では大変有用な装置な
のであるが、本発明が狙いとじている半導体評価に用い
ることはできない。即ち、図示の構成をもつ臨界磁場測
定装置では、サンプルが超伝導マグネット２に囲まれて
いる為、外部から光が半導体を透過して再び外部に現れ
るようにすることは不可能である。
的簡易に高磁場が得られ、その面では大変有用な装置な
のであるが、本発明が狙いとじている半導体評価に用い
ることはできない。即ち、図示の構成をもつ臨界磁場測
定装置では、サンプルが超伝導マグネット２に囲まれて
いる為、外部から光が半導体を透過して再び外部に現れ
るようにすることは不可能である。
本発明は、従来の臨界磁場測定装置に対して極めて簡単
な改変を加え、サンプルである半導体に外部からの光を
透過させてから外部に取り出すことを可能にしようとす
る。
な改変を加え、サンプルである半導体に外部からの光を
透過させてから外部に取り出すことを可能にしようとす
る。
第１図は本発明の詳細な説明する為の超伝導マグネット
の要部切断側面説明図を表している。
の要部切断側面説明図を表している。
図に於いて、ＩＩＡ並びにＩＩＢは超伝導マグネット、
１２は磁力線をそれぞれ示している。
１２は磁力線をそれぞれ示している。
図から明らかなように、本発明では、二つの超伝導マグ
ネット１１Ａ並びに１１Ｂを垂直に配置し、互いに同方
向に磁場を発生させた場合、磁力線は図示のように生成
される。従って、磁場は、二つの超伝導マグネッ）ＩＩ
Ａ並びにｌｌＢの中間では、中心軸に平行である。そこ
で、この中間にサンプルである半導体を矢印入方向から
配設すると共に矢印Ｂ方向から光を透過させることで所
望の測定、即ち、光吸収スペクトルを観測することが可
能である。因に、光吸収スペクトルは結合状Ｂ密度Ｊ
（Ｅ）に比例する。
ネット１１Ａ並びに１１Ｂを垂直に配置し、互いに同方
向に磁場を発生させた場合、磁力線は図示のように生成
される。従って、磁場は、二つの超伝導マグネッ）ＩＩ
Ａ並びにｌｌＢの中間では、中心軸に平行である。そこ
で、この中間にサンプルである半導体を矢印入方向から
配設すると共に矢印Ｂ方向から光を透過させることで所
望の測定、即ち、光吸収スペクトルを観測することが可
能である。因に、光吸収スペクトルは結合状Ｂ密度Ｊ
（Ｅ）に比例する。
このようなことから、本発明に依る半導体評価装置に於
いては、デューア服（例えばデューア瓶２１或いは２２
）内にそれぞれの中心軸が同一線上にあって該中心軸に
沿って外部からの光を導入及び導出可能であるように且
つその外部からの光の照射範囲内に半導体のサンプルを
挿入することが可能である間隙を維持して並置された二
つの超伝導マグネフト（例えば超伝導マグネット１１Ａ
及び１１Ｂ）を備える。
いては、デューア服（例えばデューア瓶２１或いは２２
）内にそれぞれの中心軸が同一線上にあって該中心軸に
沿って外部からの光を導入及び導出可能であるように且
つその外部からの光の照射範囲内に半導体のサンプルを
挿入することが可能である間隙を維持して並置された二
つの超伝導マグネフト（例えば超伝導マグネット１１Ａ
及び１１Ｂ）を備える。
前記手段を採ることに依り、サンプルである半導体に高
磁場をかけた状態で外部から光を透過させて再び外部に
取り出すことができるから、その光吸収スペクトルを観
測することで容易に半導体の還元質量を決定することが
可能である。
磁場をかけた状態で外部から光を透過させて再び外部に
取り出すことができるから、その光吸収スペクトルを観
測することで容易に半導体の還元質量を決定することが
可能である。
（実施例）
第２図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
を表し、第１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
表すか或いは同じ意味を持つものとする。
を表し、第１図に於いて用いた記号と同記号は同部分を
表すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、２１は第一のデューア瓶、２２は第二のデ
ューア皿、２３はガラス管からなるサンプル挿入筒、２
４はサンプル・ホルダ、２５は支持台、２６は容器をそ
れぞれ示している。
ューア皿、２３はガラス管からなるサンプル挿入筒、２
４はサンプル・ホルダ、２５は支持台、２６は容器をそ
れぞれ示している。
本実施例に於いては、サンプル挿入筒２３にはヘリウム
・ガスを、第二のデューア瓶２２内には液体ヘリウムを
、第一のデューア瓶２１内には液体窒素をそれぞれ充填
して動作さセる。従って、二つの超伝導マグ２、ット１
１Ａ及び１１Ｂは液体ヘリウムの中に置かれるから、４
．２ （Ｋ）に冷却される。サンプルはサンプル・ホル
ダ２４に取り付けてサンプル挿入筒２３内の適所、即ら
、超伝導マグネットｌＩＡと１１Ｂとの間に位置させる
ようにし、サンプル挿入筒２３に充填されたヘリウム・
ガスを介して外側の液体ヘリウムへの熱伝導で冷却する
。超伝導マグネットｌｌＡ並びに１１Ｂの線材にはＮｂ
−Ｔｉ合金を用いてあり、サンプルに９〔Ｔ〕程度の高
磁場をかけることができる。この状態で、サンプルに対
し、外部から矢印Ｂで指示しであるように光を透過させ
、その光を再び外部に取り出して光吸収スペクトルを観
測することでサンプルの評価を行うことが可能である。
・ガスを、第二のデューア瓶２２内には液体ヘリウムを
、第一のデューア瓶２１内には液体窒素をそれぞれ充填
して動作さセる。従って、二つの超伝導マグ２、ット１
１Ａ及び１１Ｂは液体ヘリウムの中に置かれるから、４
．２ （Ｋ）に冷却される。サンプルはサンプル・ホル
ダ２４に取り付けてサンプル挿入筒２３内の適所、即ら
、超伝導マグネットｌＩＡと１１Ｂとの間に位置させる
ようにし、サンプル挿入筒２３に充填されたヘリウム・
ガスを介して外側の液体ヘリウムへの熱伝導で冷却する
。超伝導マグネットｌｌＡ並びに１１Ｂの線材にはＮｂ
−Ｔｉ合金を用いてあり、サンプルに９〔Ｔ〕程度の高
磁場をかけることができる。この状態で、サンプルに対
し、外部から矢印Ｂで指示しであるように光を透過させ
、その光を再び外部に取り出して光吸収スペクトルを観
測することでサンプルの評価を行うことが可能である。
〔発明の効果）
本発明の半導体評価装置では、デューア瓶内にそれぞれ
の中心軸が同一線上にあって該中心軸に沿って外部から
の光を導入及び導出可能であるように且つその外部から
の光の照射範囲内に半導体のサンプルを挿入することが
可能な間隙を維持して並置された二つの超伝導マグネッ
トを備える。
の中心軸が同一線上にあって該中心軸に沿って外部から
の光を導入及び導出可能であるように且つその外部から
の光の照射範囲内に半導体のサンプルを挿入することが
可能な間隙を維持して並置された二つの超伝導マグネッ
トを備える。
前記構成を採ることに依り、サンプルである半導体に高
磁場をかけた状態で外部から光を透過させて再び外部に
取り出すことができるから、その光吸収スペクトルを観
測することで容易に半導体の還元質量を決定することが
可能である。
磁場をかけた状態で外部から光を透過させて再び外部に
取り出すことができるから、その光吸収スペクトルを観
測することで容易に半導体の還元質量を決定することが
可能である。
第１図は本発明の詳細な説明する為の超伝導マグネット
の要部切断側面説明図、第２図は本発明一実施例を説明
する為の要部切断側面図、第３図は化合物半導体のエネ
ルギ・ハンド構造の一例を表すダイヤグラム、第４図は
結合状態密度Ｊ （Ｅ）が二つのバンドの還元質量μで
決まることを説明する為の線図、第５図は電子の運動が
量子化されることを説明する為のエネルギ・バンド・ダ
イヤグラム、第６図は超伝導体などの臨界磁場を測定す
る為の装置の要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、１１Ａ及びｌＩＢは超伝導マグネット、１
２は磁力線、２１は第一のデ、エーア瓶、２２は第二の
デューア瓶、２３はサンプル挿入筒、２４はサンプル・
ホルダ、２５は支持台、２６は容器をそれぞれ示してい
る。
の要部切断側面説明図、第２図は本発明一実施例を説明
する為の要部切断側面図、第３図は化合物半導体のエネ
ルギ・ハンド構造の一例を表すダイヤグラム、第４図は
結合状態密度Ｊ （Ｅ）が二つのバンドの還元質量μで
決まることを説明する為の線図、第５図は電子の運動が
量子化されることを説明する為のエネルギ・バンド・ダ
イヤグラム、第６図は超伝導体などの臨界磁場を測定す
る為の装置の要部切断側面図をそれぞれ表している。 図に於いて、１１Ａ及びｌＩＢは超伝導マグネット、１
２は磁力線、２１は第一のデ、エーア瓶、２２は第二の
デューア瓶、２３はサンプル挿入筒、２４はサンプル・
ホルダ、２５は支持台、２６は容器をそれぞれ示してい
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 デューア瓶内にそれぞれの中心軸が同一線上にあって該
中心軸に沿って外部からの光を導入及び導出可能である
ように且つその外部からの光の照射範囲内に半導体のサ
ンプルを挿入することが可能である間隙を維持して並置
された二つの超伝導マグネット を備えてなることを特徴とする半導体評価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6733290A JPH03268443A (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 半導体評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6733290A JPH03268443A (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 半導体評価装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03268443A true JPH03268443A (ja) | 1991-11-29 |
Family
ID=13341960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6733290A Pending JPH03268443A (ja) | 1990-03-19 | 1990-03-19 | 半導体評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03268443A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008091928A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Oxford Instruments Superconductivity Ltd | 流れ冷却磁石システム |
| WO2010073784A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| WO2010073785A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| US8377211B2 (en) | 2006-07-25 | 2013-02-19 | National Institute For Materials Science | Device for vacuum processing |
| CN103852424A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-06-11 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种光学材料光谱测试用低温杜瓦 |
-
1990
- 1990-03-19 JP JP6733290A patent/JPH03268443A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8377211B2 (en) | 2006-07-25 | 2013-02-19 | National Institute For Materials Science | Device for vacuum processing |
| JP2008091928A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Oxford Instruments Superconductivity Ltd | 流れ冷却磁石システム |
| WO2010073784A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| WO2010073785A1 (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光測定装置 |
| JP2010151512A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光測定装置 |
| JP2010151515A (ja) * | 2008-12-24 | 2010-07-08 | Hamamatsu Photonics Kk | 分光測定装置 |
| US8587779B2 (en) | 2008-12-24 | 2013-11-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectrometer |
| US8643839B2 (en) | 2008-12-24 | 2014-02-04 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectrometer |
| CN103852424A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-06-11 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种光学材料光谱测试用低温杜瓦 |
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