KR101704624B1 - 광 유기 캐리어 수명 측정 방법, 광 입사 효율 측정 방법, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치, 및 광 입사 효율 측정 장치 - Google Patents

광 유기 캐리어 수명 측정 방법, 광 입사 효율 측정 방법, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치, 및 광 입사 효율 측정 장치 Download PDF

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Abstract

반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명을, 시료의 표면 상태에 따르지 않고 고정밀도로 얻을 수 있는 광 유기 캐리어 수명 측정 방법을 제공한다. 반도체 기체에 대하여 주기적으로 유기 광을 펄스 조사하는 동시에, 상기 반도체 기체에 마이크로파를 조사한다. 반도체 기체를 투과하거나 상기 반도체 기체에서 반사된 상기 마이크로파를 검출된다. 유기 광의 펄스 조사 시의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 검출에 의해 얻어진 각 마이크로파 강도의 적분값에 기초하여, 상기 유기 광의 펄스 조사에 의해 상기 반도체 기체에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는다.

Description

광 유기 캐리어 수명 측정 방법, 광 입사 효율 측정 방법, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치, 및 광 입사 효율 측정 장치{PHOTOINDUCED CARRIER LIFETIME MEASURING METHOD, LIGHT INCIDENCE EFFICIENCY MEASURING METHOD, PHOTOINDUCED CARRIER LIFETIME MEASURING DEVICE, AND LIGHT INCIDENCE EFFICIENCY MEASURING DEVICE}
본 발명은, 광조사에 의해 반도체 기체(基體) 내에서 발생시킨 광 유기 캐리어의 실효 수명을 측정하는 광 유기 캐리어 수명 측정 방법, 및 이 측정 방법을 수행하기 위한 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 실효 수명으로부터 반도체 기체의 광 입사 효율을 얻기 위한 광 입사 효율 측정 방법, 및 이 측정 방법을 수행하기 위한 광 입사 효율 측정 장치에 관한 것이다.
반도체 기체의 내부 결함을 평가하는 지표의 하나로서, 광 유기 캐리어 수명이 사용되고 있다. 광 유기 캐리어 수명이란, 광조사에 의해 반도체 기체 중에 발생된 광 유기 캐리어(소수 캐리어)의 수명이다.
광 유기 캐리어 수명을 측정하기 위한 방법 및 장치의 제1 예로서, μ-PCD(microwave photoconductive decay)법이 알려져 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1 참조). 이 방법에서는, 마이크로파를 반도체 기체에 조사한 상태에서, 레이저광의 펄스 조사를 극히 단시간 동안 수행한다. 이때, 반도체 기체에 조사하고 있는 마이크로파의 반사율이, 레이저광 펄스에 의해 유기된 캐리어 밀도에 의해 변화한다. 그러므로 이 반사율의 시간 변화를 측정함으로써, 반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효적인 수명(이하, 실효 수명이라 함)을 얻을 수 있다.
또한, 반도체 기체의 광 유기 캐리어 수명을 측정하는 방법 및 장치의 제2 예로서, QSSPC(quasi steady state photoconductivity)법이 알려져 있다(예를 들어, 비특허 문헌 2 참조). 이 방법에서는, 반도체 기체에 인덕턴스 코일을 직면해서 배치하고, RF 주파수를 인가한다. 그리고 반도체 기체에 광의 펄스 조사를 극히 단시간 동안 수행한다. 이때, 광 펄스에 의해 유기된 캐리어에 의해, RF 주파수의 전자파가 반사된다. 이 반사파의 시간 변화를, 코일에 흐르는 전류의 변화로서 측정함으로써, 반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻을 수 있다.
또한, 반도체 기체의 광 유기 캐리어 수명을 측정하는 방법 및 장치의 제3 예로서, 마이크로파 광 간섭 흡수법이 알려져 있다(예를 들면, 비특허 문헌 3 참조). 이 방법에서는, 도파관으로 형성한 마이크로파 간섭계에 반도체 기체를 삽입하고, 이 반도체 기체에 대하여 마이크로파를 조사한 상태로 연속 광을 조사한다. 이때, 연속 광의 조사에 의해 유기된 캐리어에 의해, 마이크로파가 흡수되므로 마이크로파의 투과율의 감소를 측정함으로써 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻을 수 있다.
비특허 문헌 1: J. M. Borrego, R. J. Gutmann, N. Jensen, and O. Paz: Solid―Sate Electron. 30) (1987) 195.
비특허 문헌 2: G. S. Kousik, Z. G. Ling, and P. K. Ajmera: J. App. Phys. 72) (1992) 141.
비특허 문헌 3: T. SAMESHIMA, H. HAYASAKA, and T. HABA, Jpn. J.Appl. Phys. 48) (2009) 021204―1―6.
전술한 제1 예에 나타낸 μ―PCD법 및 제2 예에 나타낸 QSSPC법은, 강한 광 펄스를 반도체 기체에 조사하여, 반도체 기체 중에 전자 및 홀 등의 광 유기 캐리어를 발생시키고, 이 발생된 광 유기 캐리어의 시간 감쇠율을 측정하는 방법이다. 이 방법은, 간편하기 때문에 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 방법들은, 1회의 광 펄스로 발생시킨 광 유기 캐리어의 감쇠를, 마이크로파 또는 전자파의 반사율의 시간 변화로서 측정하는 방법이므로, 측정의 정밀도를 유지하려면 광 유기 캐리어를 고밀도로 생성할 필요가 있다. 따라서, 광 유기 캐리어가 저밀도인 경우는 실효 수명을 얻는 것이 곤란했었다.
또 이상의 방법을 실시하기 위해 개발되어 있는 측정 시스템에서는, 마이크로파 또는 RF 전장(電場)의 시료로의 입사율의 특정, 및 시료 중에서 발생된 캐리어에 의한 마이크로파의 흡수나 RF 전장의 흡수를 해석할 수 없다. 그러므로 측정으로 얻어진 신호로부터 캐리어 밀도를 산출할 수 없었다. 따라서, 정밀도가 높은 실효 수명을 얻을 수 없었다.
한편, 제3 예로서 전술한 마이크로파 광 간섭 흡수법에서는, 반도체 기체에 연속 광을 조사하여 발생시킨 광 유기 캐리어에 의한 마이크로파의 투과율의 변화를 측정하는 방법으로서, 마이크로파의 투과율은 캐리어 밀도에 의존하고 있다. 그러므로 1×1011cm-2 정도의 저밀도 광 유기 캐리어의 검출이 가능하다.
즉, 측정된 마이크로파의 투과율로부터 얻어진 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도를 n이라 할 때, 실효 수명 τeff는, 입사광 강도 I, 광자 에너지 hｖ, 시료 표면 반사율 r을 사용하여 하기 식(1)으로 제공된다.
τeff=nhｖ／(1―r)I...............(1)
식(1)으로부터도 명백한 바와 같이, 정밀한 캐리어 밀도의 측정은, 정밀도가 양호한 실효 수명의 측정을 가능하게 한다. 따라서, 마이크로파 광 간섭 흡수법을 이용함으로써, 2μs의 작은 실효 수명을 얻는 것이 가능하다.
그러나 상기 식(1)으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 전술한 마이크로파 광 간섭 흡수법에서는, 반도체 기체의 표면의 시료 표면 반사율 r이 미리 구해져 있지 않으면 안 된다. 이 때문에, 예를 들면 텍스처 구조를 가지는 솔라 셀과 같은 반도체 기판의 경우, 시료 표면 반사율 r을 결정할 수 없다. 또한, 입사광 강도 I도, 검출기의 신호―광강도 변환 특성의 임의성이 남는다.
이에 따라 본 발명은, 시료가 되는 반도체 기체의 표면 상태에 따르지 않고, 상기 반도체 기체의 광 유기 캐리어의 실효 수명을 고정밀도로 얻을 수 있는 광 유기 캐리어 수명 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 이 측정 방법을 실현하기 위한 광 유기 캐리어 수명 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 본 발명은, 이 측정 방법에 의해 얻어진 실효 수명으로부터 시료에 대한 광 입사 효율을 얻을 수 있는 광 입사 효율 측정 방법, 및 이 방법을 수행하는 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법은, 다음의 스텝에서 수행하는 것을 특징으로 하고 있다. 먼저, 반도체 기체에 대하여 주기적으로 광을 펄스 조사하는 동시에, 상기 반도체 기체에 마이크로파를 조사한다. 이 상태에서, 반도체 기체를 투과하거나 상기 반도체 기체에서 반사된 상기 마이크로파를 검출된다. 이어서, 광의 펄스 조사 시의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 검출에 의해 얻어진 마이크로파 강도의 적분값에 기초하여, 광에 의해 반도체 기체에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는다.
또한, 본 발명의 광 입사 효율 측정 방법은, 이상과 같이 하여 얻어진 실효 수명을 사용하여, 하기 식(2)으로부터 광 입사 효율(1―r)을 구하는 것을 특징으로 하고 있다.
n=(1―r)Gτeff...............(2)
단, 식(2) 중, r은 표면 반사율, n은 광 유기 캐리어 밀도, G는 광강도(포톤 1개의 에너지)이다.
이와 같은 본 발명의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법 및 광 입사 효율 측정 방법에 의하면, 반도체 기체에 대하여 광을 주기적으로 펄스 조사한 상태에서, 이 반도체 기체를 투과하든지 또는 반도체 기체에서 반사된 마이크로파를 검출하고 있다. 그러므로 광의 조사에 의해 반도체 기체 내에 발생된 광 유기 캐리어가 저밀도라도, 주기적인 복수회의 펄스 조사마다 검출된 마이크로파 강도의 적분값을 얻음으로써, 감도가 높은 측정 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 미약한 광의 조사라도, 감도가 높은 측정 결과를 얻을 수 있다. 또한, 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 변화시켜, 광을 복수 회에 걸쳐 주기적으로 펄스 조사함으로써, T1, T2의 변화에 대한 마이크로파 검출 강도의 적분값의 변화를 얻을 수 있어, 이 변화로부터도 캐리어 감쇠율을 알 수 있다. 그러므로 측정 대상인 반도체 기체의 표면 반사율 등의 정보를 필요로 하지 않고, 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻을 수 있다.
또 본 발명은, 전술한 본 발명의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법을 수행하기 위한 광 유기 캐리어 수명 측정 장치이기도 하다. 이 광 유기 캐리어 수명 측정 장치는, 광조사 광원, 마이크로파 발생원, 검출부, 및 연산부를 구비하고 있다. 광조사 광원은, 시료에 광 유기 캐리어 발생시키기 위한 광을 펄스 조사한다. 마이크로파 발생원은, 시료에 조사하는 마이크로파를 발생된다. 검출부는, 시료를 투과하거나 상기 시료에서 반사된 마이크로파를 검출된다. 연산부는, 전술한 광의 주기적인 복수 회의 펄스 조사 시에 있어서의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 검출부에서 검출한 마이크로파의 강도의 적분값에 기초하여, 상기 광의 펄스 조사에 의해 시료에 발생된 유기 캐리어의 실효 수명을 산출한다.
또한, 본 발명은, 전술한 본 발명의 광 입사 효율 측정 방법을 수행하기 위한 광 입사 효율 측정 장치이기도 하다. 이 광 입사 효율 측정 장치는, 전술한 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에서의 연산부가, 산출된 실효 수명에 기초하여, 또한 광 입사 효율을 산출하는 것임을 특징으로 하고 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 시료의 표면 반사율 등의 정보를 필요로 하지 않고, 미약한 광의 조사라도 감도가 높은 마이크로파의 검출 결과에 기초하여 실효 수명을 얻는 것이 가능하다. 이 결과, 예를 들면, 텍스처 구조를 가지는 솔라 셀과 같은 반도체 기체라도, 고정밀도로 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 광 유기 캐리어 수명 및 광 입사 효율의 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 광 유기 캐리어 수명 및 광 입사 효율의 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예를 설명하는 도면으로서, 도 3a는 광조사 광원으로부터의 주기적인 광조사의 예를 나타낸 도면이고, 도 3b는 마이크로파 발생원으로부터의 주기적인 마이크로파 입사의 예를 나타낸 도면이며, 도 3c는 주기적으로 광조사를 행한 경우의 캐리어 밀도의 시간 변화의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 식(5)을 사용하여 실효 수명 τeff마다 산출된 캐리어 밀도의 비 ＜n＞/n0와 T1과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 1에서 ＜n＞/n0와 T1과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예를 설명하는 도면으로서, 도 7a는 광조사 광원으로부터의 주기적인 광조사의 예를 나타낸 도면이다. 도 7b는 마이크로파 발생원으로부터의 마이크로파 입사의 예를 나타낸 도면이다. 도 7c는 주기적으로 광조사를 행한 경우의 캐리어 밀도의 시간 변화의 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 실리콘 기판의 소수 캐리어가 홀인 경우에, 시간 T에 대한 캐리어 밀도의 비 P(T)를 나타낸 도면이다.
도 9는 실리콘 기판의 소수 캐리어가 전자인 경우에, 시간 T에 대한 캐리어 밀도의 비 P(T)를 나타낸 도면이다.
도 10은 식(8)을 사용하여 산출된 실효 수명 τeff와, 식(18)로부터 얻어지는 연속 광조사에 있어서의 광유기 캐리어의 수명과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 반도체 기체의 각 영역에 대하여 산출된 실효 수명 τeff의 분포도이다.
이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여, 다음에 나타내는 순으로 실시예를 설명한다.
1. 제1 실시예 「유기 캐리어 수명 측정 장치의 구성예」
2. 제2 실시예 「광 유기 캐리어 수명 측정 장치의 구성의 변형예」
3. 제3 실시예 「광 유기 캐리어 수명 측정 방법의 제1 예」
4. 제4 실시예 「광 유기 캐리어 수명 측정 방법의 제2 예」
5. 제5 실시예 「광 유기 캐리어 수명 측정 방법의 제3 예」
그리고 각각의 실시예에 있어서 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
≪1. 제1 실시예≫
도 1에, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치 및 광 입사 효율 측정 장치(이하, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치라고 함)의 개략적인 구성을 나타낸다. 이 도면에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치는, 이후의 실시예에서 설명하는 광 유기 캐리어 수명 측정 방법 및 광 입사 효율 측정 방법에서 사용하기 위한 장치이며, 다음과 같이 구성되어 있다.
광 유기 캐리어 수명 측정 장치는, 시료가 되는 반도체 기체(10A) 및 참조용의 반도체 기체(10B)에 입사시키는 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생원(11)과 반도체 기체(10A)에 캐리어를 발생시키기 위한 광을 조사하는 광조사 광원(12)을 구비한다. 또한, 반도체 기체(10A, 10B)를 투과한 마이크로파 강도를 검출하는 검출부(13A) 및 검출부(13B)와, 이들의 검출부(13A, 13B)에서 검출된 마이크로파 강도에 따라 광 유기 캐리어 수명 및 광 입사 효율을 산출하는 연산부(14)를 구비한다.
광 유기 캐리어 수명 측정 장치는, 마이크로파 발생원(11)과 검출부(13A, 13B) 사이에, 마이크로파 간섭계를 구성하는 도파관(15)을 설치하고 있다. 이 도파관(15)은, 마이크로파 발생원(11)과 검출부(13A, 13B) 사이의 중간 부분으로, 대칭인 2개의 도파관(15A, 15B)으로 분기되어 있다. 분기된 한쪽의 도파관(15A)에는, 시료가 되는 반도체 기체(10A)가 삽입되는 간극(16A)이 설치되어 있다. 또한, 분기된 다른 쪽의 도파관(15B)에는, 참조용의 반도체 기체(10B)가 삽입되는 간극(16B)이 설치되어 있다. 간극(16A, 16B)에는, 도파관(15A, 15B)의 연장 방향에 대하여 대략 수직으로 반도체 기체(10A, 10B)가 삽입된다. 이들의 간극(16A, 16B)은, 도파관(15A, 15B)에 있어서 대칭인 위치에 배치되어 있다.
분기된 도파관(15A, 15B)은, 마이크로파 발생원(11)으로부터 본 간극(16A, 16B)의 후방에서 결합되어 있다. 그리고 결합한 도파관(15)이 다시 2개로 분기되고, 분기된 앞이 각각 검출부(13A)와 검출부(13B)에 접속되어 있다.
이에 의해 도 1에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에서는, 마이크로파 발생원(11)으로부터 발생된 마이크로파가, 도파관(15) 내를 통하고, 도파관(15A, 15B)의 간극(16A, 16B)에 삽입된 반도체 기체(10A, 10B)에 조사되는 구성으로 되어 있다. 또한, 반도체 기체(10A, 10B)를 투과한 마이크로파가, 도파관(15A, 15B)을 통하고, 검출부(13A, 13B)의 각각으로 안내되는 구성으로 되어 있다.
이상과 같은 구성에 있어서, 시료가 되는 반도체 기체(10A)가 삽입되는 간극(16A)에는, 광조사 광원(12)으로부터의 광을 반도체 기체(10A)에 입사시키기 위한 도광판(18)이 삽입되어 있다. 이 도광판(18)은, 간극(16A)에 삽입되는 반도체 기체(10A)와 접하도록, 반도체 기체(10A)가 삽입되는 개소보다 검출부(13A, 13B) 측[또는 마이크로파 발생원(11) 측]에 배치된다. 이와 같은 도광판(18)은, 광섬유(17)에 의해 광조사 광원(12)에 접속되어 있다. 그리고 도광판(18)은, 반도체 기체(10A)가 삽입되는 개소의 검출부(13A, 13B) 측, 및 마이크로파 발생원(11) 측의 양쪽에 배치되어 있어도 된다.
여기서, 마이크로파 발생원(11)은, 다음에, 설명하는 광조사 광원(12)으로부터의 광조사에 동기하여 마이크로파를 발생시킨다.
광조사 광원(12)은, 시료가 되는 반도체 기체(10A)에 대하여, 주기적으로 광을 펄스 조사하여 반도체 기체에 캐리어를 발생시키는 광원으로 이루어진다. 이와 같은 광조사 광원(12)은, 예를 들면, YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 레이저 광원으로 이루어진다. 또한, YAG 레이저 이외에도, 발광 다이오드(LED), 크세논 램프, 할로겐 램프 등의 반도체 기체에 흡수되는 파장의 광을 발하는 광원, 특히 250㎚ 이상 2500㎚ 이하의 파장의 광을 발하는 광원이면 한정되지 않고 광원으로서 사용할 수 있다. 또한, 이 광조사 광원(12)은, 광의 펄스 조사의 주기를, 예를 들면, 조사 시간 T1=비조사 시간 T2로 한 상이한 임의의 각 주기로 변경 가능하다. 예를 들면, 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2는, 0.01ms ~ 0.1s의 범위에서 임의로 변경된다.
검출부(13A)는, 시료가 되는 반도체 기체(10A)로부터의 마이크로파 투과 강도 JA와, 참조용의 반도체 기체(10B)로부터의 마이크로파 투과 강도 JB와의 차이 IA―B를 검출된다. 또한, 검출부(13B)는, 시료가 되는 반도체 기체(10A)로부터의 마이크로파 투과 강도 JA와, 참조용의 반도체 기체(10B)로부터의 마이크로파 투과 강도 JB와의 합 JA＋B를 검출된다. 도 1에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에서는, 마이크로파 투과 강도 JA와 JB와의 차 JA―B 및 합 JA＋B를 검출하는 것에 의해 마이크로파 투과 강도를 검파 증폭하고, 마이크로파의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
연산부(14)는, 검출부(13A, 13B)에서 검출된 마이크로파 투과 강도와, 광조사 광원(12)에서 조사하는 광의 주기에 기초하여, 간극(16A)에 삽입된 반도체 기체(10A)에서의 광 유기 캐리어의 수명 및 광 입사 효율을 산출된다. 이 연산부(14)에 있어서는, 예를 들면, 먼저, 전술한 비특허 문헌 3에 기재된 방법 등을 사용함으로써, 주기적인 광조사에 의해 반도체 기체(10A)에 발생하는 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도를 구한다. 그리고 구한 캐리어 밀도로부터, 광 유기 캐리어의 실효 수명 및 실효 광 입사 효율을 구한다. 연산부(14)에서의 실효 수명 및 실효 광 입사 효율의 산출 수순은, 이후의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에서 상세하게 설명한다.
그리고 전술한 도 1에 나타낸 측정 장치에는, 연산부(14)에서 산출된 결과에 기초하여, 마이크로파 발생원(11)에서의 마이크로파의 조사 및 광조사 광원(12)에서의 광의 조사를 제어하는 제어부(19)를 설치해도 된다.
또한, 여기서 도시는 생략하였으나, 전술한 도 1에 나타낸 측정 장치에는, 마이크로파 발생원으로부터 발생된 마이크로파를, 시료가 되는 반도체 기체(10A)의 한 주면을 영역 분할한 각 영역에 대하여 선택적으로 조사하기 위한 위치맞춤 수단을 설치해도 된다. 이와 같은 위치 맞춤 수단으로서는, 예를 들면, 간극(16A)에 삽입한 반도체 기체(10A)를, 마이크로파의 입사 방향에 대하여 수직 방향으로 가능하게 이동시키는 것이 가능한 가동 스테이지가 사용된다. 또한, 이와 같은 가동 스테이지로 바꾸어, 간극(16A)에 삽입한 반도체 기체(10A)에 대하여, 마이크로파의 입사 위치를 가능하게 이동시키는 것이 가능한 마이크로파 주사 수단이 사용된다.
이상과 같이 도 1에 나타낸 측정 장치는, 광 유기 캐리어 수명 및 광 입사 효율 측정 장치의 일례이며, 전술한 구성 이외에도 광 유기 캐리어 수명 및 광 입사 효율 측정 장치를 구성할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 나타낸 측정 장치는, 도파관(15)을 2개로 분기하여, 시료가 되는 반도체 기체(10A)와 참조용의 반도체 기체(10B)와의 투과율의 합 및 차를 이용하여 고정밀도로 마이크로파의 투과율을 구하는 구성이다. 그러나 광 유기 캐리어 수명 측정 장치는, 도파관(15B) 및 검출부(13B)를 제외한 구성이어도 된다.
이 경우의 광 유기 캐리어 수명 측정 장치는, 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생원(11)과, 반도체 기체(10A)에 캐리어를 발생시키는 광을 조사하는 광조사 광원(12)와, 검출부(13A)와, 연산부(14)와, 분기를 가지지 않는 도파관(15)에 의해 구성된다. 도파관(15)에는, 시료가 되는 반도체 기체(10A)가 삽입되는 간극이 형성되고, 이 간극에, 광섬유(17)에 의해 광조사 광원(12)에 접속된 도광판(18)이 삽입되어 있다. 이와 같은 측정 장치에 있어서, 마이크로파 발생원(11)과 광조사 광원(12)은, 먼저 설명한 제1 실시예의 측정 장치와 동일한 구성이다. 검출부(13A)는, 시료가 되는 반도체 기체(10A)로부터의 마이크로파 투과 강도 JA를 검출된다. 연산부(14)는, 검출부(13A)에서 검출된 마이크로파 투과 강도 JA로부터, 반도체 기체(10A)에서의 광 유기의 캐리어 밀도, 실효 수명, 및 실효 광 입사 효율을 산출된다.
이상과 같은 제1 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에 의하면, 이후에 설명하는 광 유기 캐리어 수명 측정 방법 및 광 입사 효율 측정 방법에서 사용할 수 있다.
≪2. 제2 실시예≫
도 2에, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치 및 광 입사 효율 측정 장치(이하, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치라고 함)의 변형예의 개략적인 구성을 나타낸다. 이 도면에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치가, 도 1에 나타낸 제1 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 장치와 상이한 곳은, 도 1에 나타나 있는 도광판(18)으로 바꾸어, 반사 확산판(18')을 설치한 구성이고, 다른 구성은 마찬가지이다.
즉 도 2의 광 유기 캐리어 수명 측정 장치는, 도파관(15A)의 측벽에, 작은 구멍을 구비하고 있다. 이 구멍에는, 광조사 광원(12)에 접속된 광섬유(17)의 단부가 장착되고, 광조사 광원(12)으로부터의 광이 광섬유(17)를 통하여 도파관(15A)에 도입되는 구성으로 되어 있다. 이 도파관(15A)의 내부에는, 반사 확산판(18')이 배치되어 있다. 이 반사 확산판(18')은, 광섬유(17)로부터의 광을, 반도체 기체(10A)가 삽입되는 간극(16A) 측을 향해 확산시키면서 반사한다. 또한, 반사 확산판(18')은, 마이크로파 발생원(11)에서 발생된 마이크로파를 투과한다. 이와 같은 반사 확산판(18')은 예를 들면 불소 수지로 이루어진다.
이상의 반사 확산판(18') 및 이에 접속된 광섬유(17)는, 도파관(15A)에 있어서, 시료가 되는 반도체 기체(10A)가 삽입되는 간극(16A)의 마이크로파 발생원(11) 측 및 검출부(13A, 13B) 측 중 적어도 한쪽에 설치되어 있다.
전술한 도 2에 나타낸 제2 실시예의 측정 장치라도, 도 1에 나타낸 제1 실시예의 측정 장치와 마찬가지로, 간극(16A)에 삽입한 반도체 기체(10A)를 마이크로파의 입사 방향에 대하여 수직 방향으로 가능하게 이동시키는 것이 가능한 가동 스테이지를 구비하여도 된다. 또한, 이와 같은 가동 스테이지로 바꾸어, 간극(16A)에 삽입한 반도체 기체(10A)에 대하여, 마이크로파의 입사 위치를 가능하게 이동시키는 것이 가능한 마이크로파 주사 수단을 구비하여도 된다.
또한, 제2 실시예의 측정 장치라도, 도 1에 나타낸 제1 실시예의 측정 장치와 마찬가지로, 도파관(15B) 및 검출부(13B)를 제외한 구성으로 할 수 있다.
이상과 같은 제2 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 장치라도, 제1 실시예의 측정 장치와 마찬가지로, 이후에 설명하는 광 유기 캐리어 수명 측정 방법 및 광 입사 효율 측정 방법에서 사용할 수 있다.
≪3. 제3 실시예≫
다음에, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법의 제1 예를 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 1 또는 도 2에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치를 사용하여 광 유기 캐리어의 실효 수명을 측정하는 방법, 및 실효 광 입사 효율을 측정하는 방법을 설명한다.
＜광 유기 캐리어 수명 측정 방법＞
먼저, 미리, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에서 사용하는 데이터 테이블을 다음과 같이 하여 작성한다.
먼저, 시료가 되는 반도체 기체(10A)에 캐리어를 발생시키기 위한 광의 조사 조건을 설정한다. 여기서는, 예를 들면, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 광조사 광원(12)으로부터 광강도 I0의 광을, 소정 주기를 가지고 간헐적으로 펄스 조사시키는 것으로 한다. 이와 같은 광의 주기적인 펄스 조사에 있어서, 광의 조사 시간(펄스폭)을 조사 시간 T1, 광의 비조사 시간(펄스 간격)을 비조사 시간 T2로 한다. 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2는, 반도체에서의 광 유기 캐리어(소수 캐리어)의 실효 수명의 값을 커버하는 시간 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 일반적으로 실리콘 박막 및 실리콘 기판에서의 상기한 실효 수명은, 1μs ~ 0.01s의 범위이다. 이를 위해, 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2의 시간 범위는 1μs ~ 0.01s 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 여기서는, 조사 시간 T1=비조사 시간 T2를 같은 시간(T1=T2)으로 설정한다.
또한, 측정 광으로 되는 마이크로파의 발생 조건을 설정한다. 여기서는, 예를 들면, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 마이크로파 발생원(11)으로부터, 광의 펄스 조사에 동기시켜, 주기적으로 마이크로파를 강도 J0로 입사시키는 것으로 한다. 이때, 광의 조사 시간 T1과 마이크로파의 조사 시간이 중첩되지 않도록 한다. 즉, 광의 조사 시간 T1에 있어서는 마이크로파를 조사하지 않고, 광의 비조사 시간 T2에 있어서 마이크로파를 조사한다.
이상과 같이 설정된 광의 펄스 조사에 있어서는, 광의 조사에 의해 반도체 기체(10A)에 광 유기 캐리어가 생성되고, 광조사가 종료되면 유기된 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도 n가 수명 τeff에 따라 감쇠한다. 이 감쇠는 이하의 식(3)에서 나타내는 것이 가능하다.
Figure 112012049940418-pct00001
상기 식(3) 중의 n0는, 광의 조사를 연속적으로 했을 때, 즉 광조사 광원(12)으로부터의 광의 조사를 도 3a에 나타낸 바와 같은 주기적인 펄스 조사로 하지 않고, 광을 연속 조사한 경우에 반도체 기체(10A)에 발생하는 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도이다.
여기서, 반도체 기체(10A)에 주기적으로 광을 펄스 조사한 경우의 캐리어 밀도의 시간 변화의 예를 도 3c에 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 반도체 기체(10A)에서는, 광의 조사 시간 T1의 사이에서, 캐리어 밀도가 증가한다. 또한, 광의 조사를 정지하는 비조사 시간 T2의 사이에서, 캐리어 밀도가 저하된다. 먼저 설정한 마이크로파의 발생 조건 하에서는, 이와 같이 캐리어 밀도가 저하될 때 반도체 기체(10A)에 대하여 마이크로파가 입사된다.
입사한 마이크로파 중 반도체 기체(10A)를 투과한 마이크로파의 강도를 검출하고, 검출된 마이크로파 강도에 따라 마이크로파 투과율을 산출하고, 산출된 마이크로파 투과율을 적분한다. 이 적분에 의해 얻어진 적분값은, 비조사 시간 T2에서의 캐리어 밀도 n의 평균값에 대응한 값으로 된다. 비조사 시간 T2에서의 캐리어 밀도의 평균값은, 하기 식(4)에 의해 표현된다.
Figure 112012049940418-pct00002
상기 식(4)로부터, 캐리어 밀도 n의 적분 평균값(적분값)은, 조사 시간 T1, 비조사 시간 T2, 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff, 및 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0에 의존하는 것을 알 수 있다.
여기서, 상기 식(4)에 있어서, 조사 시간 T1과 비조사 시간 T2를 같은 시간(T1=T2)으로 한 경우, 캐리어 밀도 n의 평균값은, 이하의 식(5)에 의해 표현된다.
Figure 112012049940418-pct00003
여기서 상기 식(5)을 사용하여 데이터 테이블을 작성한다. 여기서는 몇 개의 상이한 실효 수명 τeff를 설정하고, 상기 식(5)을 사용하여, 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)의 변화에 의한, 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞의 변화를 계산한다. 그리고 실효 수명 τeff마다, 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞과 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0와의 비 ＜n＞/n0를 구하여 조사 시간 T1에 대하여 비 ＜n＞/n0를 플로팅(plotting)한다. 이로써, 도 4와 같은 데이터 테이블을 얻을 수 있다.
즉, 도 4의 데이터 테이블은, 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff마다의 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)에 대한 ＜n＞/n0의 관계를 나타내고 있다. 세로축은 비조사 시간 T2에서 검출된 마이크로파 투과 강도에 기초한 캐리어 밀도 ＜n＞과 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0와의 비 ＜n＞/n0이다. 가로축은 조사 시간 T1(ms)(=비조사 시간 T2)을 나타낸다. 도 4에서는, 실효 수명 τeff를 5×10―4(s)에서 2.0×10―3(s)까지, 0.5×10―4(s)마다 설정하였다. 또한, 각 실효 수명 τeff마다, 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)를 0에서 3ms까지 변화시켜 상기 식(5)을 사용하여 캐리어 밀도 n0와의 비 ＜n＞/n0를 산출하고, 그래프화 하고 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, ＜n＞/n0의 최대값은 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0의 0.5배이다. 또한, ＜n＞/n0는, 수명 τeff와 T1에 대하여 규칙적인 곡선을 나타낸다.
다음에, 도 4의 데이터 테이블을 사용함으로써, 광 유기 캐리어의 실효 수명이 미지의 시료에 있어서, ＜n＞/n0와 T1과의 관계를 구하고, 도 4에 나타낸 각 실효 수명 τeff의 곡선과 비교하여, 실효 수명을 구한다.
구체적으로는, 먼저, 도 1 또는 도 2에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치의 도파관(15A)의 간극(16A)에 시료가 되는 반도체 기체(10A)를 삽입한다. 이때, 반도체 기체(10A)에서의 광의 조사면에 접하도록 도광판(18)을 배치하거나, 또는 반도체 기체(10A)에서의 광의 조사면을 반사 확산판(18') 측을 향해 배치한다. 또한, 반도체 기체(10A, 10B)은, 마이크로파 발생원(11)에 대하여 같은 방향으로 하여 배치한다.
다음에, 광조사 광원(12)으로부터 반도체 기체(10A)에, 광을 주기적으로 펄스 조사한다. 광의 조사 조건은 먼저 설정한 조건이고, 예를 들면, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 조사 시간 T1=비조사 시간 T2이다.
또 광의 펄스 조사와 동기시켜, 마이크로파 발생원(11)으로부터 반도체 기체(10A, 10B)에 마이크로파를 조사한다. 마이크로파의 조사 조건은, 먼저 설정한 조건이고, 예를 들면, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 광의 펄스 조사에 대하여 역상으로 하고, 광의 조사 시간 T1에 있어서는 마이크로파를 조사하지 않고, 광의 비조사 시간 T2에 있어서 마이크로파를 조사한다.
이 상태에서, 반도체 기체(10A, 10B)를 투과한 마이크로파를, 검출부(13A, 13B)에서 검출된다. 연산부(14)에서는, 검출부(13A, 13B)에서 검출된 마이크로파 투과 강도를 더하여 합쳐 증폭한다.
또 연산부(14)에서는, 광의 각 비 조사 기간 T2에서 검출되는 마이크로파 투과 강도와 1개 전의 비조사 기간 T2에서 검출된 마이크로파 투과 강도를 비교한다. 그리고 비교한 마이크로파 투과 강도의 차가 소정값 이하로 되면, 앞의 도 3c에 나타낸 바와 같이, 주기적인 광의 펄스 조사 간에서의 캐리어 밀도의 시간 변화가 안정되었다고 판단한다.
캐리어 밀도가 안정되었다고 판단된 후, 연산부(14)에서는, 증폭된 마이크로파 강도에 따라 마이크로파 투과율을 산출하여 또한 적분값을 얻는다. 이 적분값은, 전술한 식(5)에 의해 표현되고, 소정의 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)에서의 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞이 된다. 그리고 마이크로파 투과율의 산출에는, 예를 들면, 참조용의 반도체 기체(10B)의 마이크로파 투과율을 이용하면 되고, 이 값은 미리 구하여 두는 것으로 한다.
또 연산부(14)에서는, 이상과 같이 하여 얻어진 소정의 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)에서의 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞과, 사전 측정에 의해 산출하여 둔 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0로부터, ＜n＞/n0와 T1의 관계를 얻는다. 그리고 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0는, 전술한 도 1에 나타낸 측정 장치를 사용하여 마이크로파 투과 강도를 검출하고, 검출된 마이크로파 투과 강도의 감쇠율을 해석함으로써 결정할 수 있다.
여기서는, 제어부(19)에 의해, 도 4의 데이터 테이블을 작성했을 때 설정한 범위에서 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)를 변경한다.
그리고 변경한 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)마다 ＜n＞/n0를 산출하고, 미지의 시료에 관하여 산출된 ＜n＞/n0와 T1의 관계를, 도 4의 데이터 테이블에 나타나 있는 데이터에 피팅시킨다. 이로써, 미지의 시료의 실효 수명 τeff를 구한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 제3 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에서는, 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff를 구하기 위한 파라미터로서, 시료가 되는 반도체 기체의 표면 반사율 r이 포함되어 있지 않다. 종래의 마이크로파 광 간섭 흡수법에서는, 반도체 기체의 표면 반사율 r이 미리 구해져 있지 않으면 안 된다. 이에 대하여, 본 제3 실시예의 광 유기 캐리어 수명의 측정 방법에서는 반도체 기체의 표면 반사율을 사용하지 않고, 시료가 되는 반도체 기체(10A)에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff를 측정할 수 있다.
또한, 시료가 되는 반도체 기체에 대하여, 광을 주기적으로 펄스 조사하고 있으므로, 주기적인 복수회의 펄스 조사마다 검출된 마이크로파 강도의 적분값을 얻음으로써, 감도가 높은 측정 결과를 얻을 수 있다.
따라서, 반도체 기체의 표면의 반사율은 측정이 곤란한 경우, 특히, 사실상 반사율을 결정할 수가 없는 텍스처를 가지는 솔라 셀 구조에 있어서도, 광 유기 캐리어의 실효 수명을 고감도로 구할 수 있다. 또한, 미약한 유기 광의 조사라도 감도가 높은 마이크로파의 검출 결과에 기초하여 실효 수명을 얻는 것이 가능하다.
＜광 입사 효율 측정 방법＞
다음에, 전술한 방법으로 구해진 광 유기 캐리어의 실효 수명으로부터, 반도체 기체의 실효 광 입사 효율을 구하는 광 입사 효율 측정 방법을 설명한다.
먼저, 반도체 기체 중에 정상적으로 존재하는 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도 n은, 전술한 하기 식(2)에서 나타낼 수 있다. 식(2)에 있어서, r은 실효 표면 반사율, G는 연속적으로 조사되어 있는 광의 광강도(포톤 1개의 에너지), τeff는 실효 수명이다. 여기서 실효 표면 반사율 r은, 시료가 되는 반도체 기체의 표면에서의 광 산란 등을 고려한 실제의 반사율이며, 예를 들면, 텍스처 구조를 가지는 반도체 기체의 표면에서의 반사율이다.
n=(1―r)Gτeff...............(2)
상기 식(2)에 있어서, 캐리어 밀도 n은 연속 광조사 시의 값(즉 n0)이며, 전술한 도 1에 나타낸 측정 장치를 사용하여 마이크로파 투과 강도를 검출하고, 검출된 마이크로파 투과 강도의 감쇠율을 해석함으로써 결정할 수 있다. 또한, 포톤플럭스 G는, 광조사 강도를 정밀하게 측정함으로써 결정할 수 있다. 또한, 실효 수명 τeff는, 전술한 실시예의 광 유기 캐리어 수명의 측정 방법에 의해 구할 수 있다.
따라서, 전술한 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에 의해 얻어진 실효 수명 τeff에 기초하여, 상기 식(2)을 사용하여, 시료가 되는 반도체 기체(10A)에서의 실효 광 입사 효율(1―r)을 구할 수 있다.
또한, 주기적인 광의 조사의 경우에 있어서 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도 ＜n＞은, 상기 식(2)에서의 포톤플럭스 G의 평균 강도를, 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2에 따라 하기 식(6)과 같이 변경함으로써 구할 수 있다.
Figure 112012049940418-pct00004
따라서, 상기 식(6)을 사용함으로써, 전술한 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에 의해 얻어진 실효 수명 τeff에 기초하여, 시료가 되는 반도체 기체(10A)에서의 실효 광 입사 효율(1―r)을 구할 수 있다.
일반적으로, 반도체 기체 등의 광반사율은, 분광기를 사용하여 광학적으로 결정할 수 있다. 그러나 반도체 표면에 산화막과 같이 투명한 상이한 종류 박막이 형성되어 있는 경우, 반사율은 광 입사 각도에 의해 크게 변화한다. 그러므로 종래기술에서, 실효 광반사율을 측정하기 위해서는, 광조사 광원의 시료에 대한 광 입사 각도 분포를 알 필요가 있었다. 또한, 반도체 기체 표면에 요철(凹凸)이 있는 경우에는, 광은 난반사되어 반사된 광의 일부 다시 반도체 기체에 입사할 가능성이 있다. 그러므로, 표면에 요철(凹凸)이 있는 반도체 기체에서는, 실효 반사율의 분광적 결정은 더 곤란했었다.
이에 대하여 이상 설명한 본 실시예 방법에 의하면, 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도와 전술한 본 실시예의 측정 방법에 의해 얻은 광 유기 캐리어의 실효 수명을 사용함으로써, 용이하게 반도체 기체의 실효 광 입사 효율을 결정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 광 입사 효율 측정 방법은, 복잡한 요철(凹凸)의 텍스처 구조나 복잡한 광 간섭을 가짐으로써 표면의 광반사율을 측정하기 곤란한 솔라 셀 구조에 있어서도, 고정밀도로 실효 광 입사 효율을 구하는 것이 가능하게 있다. 또한, 전술한 실효 입사 효율의 측정에는, 주기적인 복수회의 펄스 조사마다 검출된 마이크로파 강도가 사용된다. 그러므로 감도가 높은 측정 결과를 얻을 수 있다.
＜실시예 1＞
[광 유기 캐리어 수명의 측정]
전술한 광 유기 캐리어 수명 측정 장치를 사용하고, 본 제3 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법을 적용하여, 반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명을 구하였다.
본 실시예 1에서는, 시료가 되는 반도체 기체로서, 100㎚의 열산화막이 코팅된 525㎛ 두께의 n형 실리콘 기판을 사용하였다. 이 실리콘 기판에, 파장 532㎚의 광을 강도 20mW/㎠로 연속 조사하고, 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도 n0를 구하였다. 또한, 같은 실리콘 기판에, 532㎚의 광을 강도 20mW/㎠로 주기적으로 펄스 조사하고, 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)를 변화시켰을 때의 실리콘 기판의 캐리어 밀도 ＜n＞을 각각 구하였다.
도 5에, 본 실시예 1에서 구한 캐리어 밀도의 비 ＜n＞/n0와 광의 조사 시간 T1과의 관계를 ◆로 나타낸다. 도 5는 도 4에 나타낸 ＜n＞/n0와 T1의 계산값의 데이터 테이블에, 본 실시예 1에서 구한 ＜n＞/n0와 T1과의 관계를 중첩하여 나타낸 도면이다.
도 4에 나타낸 ＜n＞/n0와 T1의 계산값과 도 5에 나타낸 본 실시예의 ＜n＞/n0와 T1의 관계라는 비교에 의해, 본 실시예 1에서 시료로서 사용한 실리콘 기판에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff는, 약 2.2×10―4(s)인 것을 알 수 있었다.
＜실시예 2＞
[광 유기 캐리어 수명의 측정 및 광 입사 효율의 측정]
전술한 광 유기 캐리어 수명 측정 장치를 사용하고, 본 제3 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법을 적용하여, 반도체 기체에서의 실효 수명을 구하고, 또한 얻어진 실효 수명으로부터 반도체 기체에서의 실효 광 입사 효율을 구하였다.
본 실시예 2에서는, 시료가 되는 반도체 기체로서, 100㎚의 열산화막을 코팅된 525㎛ 두께의 n형 실리콘 기판을 사용하였다. 이 실리콘 기판의 표면은 경면 연마되어 있고, 배면은 연마되지 않은 거친 면이며, 양면에 열산화막이 코팅되어 있다.
이 실리콘 기판의 경면 표면과 배면 거친 면에, 그린 광면 광원으로부터의 파장 532㎚의 광을 강도 1.8mW/㎠로 연속 조사하고, 경면 표면 및 배면 거친 면 각각의 캐리어 밀도 n0를 구하였다. 경면 표면에 대한 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0=1.32×1012cm―2, 배면 거친 면에 대한 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0=1.68×1012cm―2였다.
또한, 같은 실리콘 기판의 경면 표면과 배면 거친 면에, 그린 광면 광원으로부터의 파장 532㎚의 광을 강도 1.8mW/㎠로 주기적으로 펄스 조사하고, 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)를 변화시켰을 때의, 실리콘 기판의 캐리어 밀도 ＜n＞을 각각 구하였다.
도 4에 나타낸 데이터 테이블에, 본 실시예 2에서 구한 캐리어 밀도의 비 ＜n＞/n0와 광의 조사 주기 T1과의 관계를 중첩하여 비교하고, 반도체 기체에서의 경면 표면 및 배면 거친 면 각각에 광조사 한 경우의 광 유전 캐리어의 실효 수명 τeff를 구하였다. 경면 표면 및 배면 거친 면의 어느 경우도, 실효 수명 τeff는 약 4.0×10―4(s)이었다.
다음에, 먼저 산출된 경면 표면에 대한 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0(=1.32×1012cm―2)와, 측정에 의해 얻어진 포톤플럭스 G(=4.82×1015cm―2s―1)와, 먼저 얻어진 실효 수명 τeff(=약 4.0×10―4(s))와, 상기 식(6)으로부터, 실효 입사 효율(1―r)을 산출하였다. 이 결과, 경면 표면에 대한 실효 광 입사 효율 (1―r)=0.68이며, 실효적 반사율 r=0.32이었다.
또한, 먼저 산출된 배면 거친 면에 대한 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0(=1.68×1012cm―2)와, 측정에 의해 얻어진 포톤플럭스 G(=4.82×1015cm―2s―1)와, 먼저 얻어진 실효 수명 τeff(=약 4.0×10―4(s))과, 상기 식(6)으로부터, 실효 입사 효율 (1―r)을 산출하였다. 이 결과, 배면 거친 면에 대한 실효 광 입사 효율(1―r)=0.87이며, 실효적 반사율 r=0.13이었다.
그리고 전술한 제3 실시예에서는, 마이크로파 투과 강도의 적분값에 대응하여 얻어지는 비조사 시간 T2(=조사 시간 T1)에서의 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞을 규격화하기 위해, 연속 광조사 시의 캐리어 밀도 n0에 대한 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞의 값 ＜n＞/n0를 사용하였다. 그러나 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞은, 규격화하지 않고 그대로 사용해도 된다. 또한, 비조사 시간 T2(=조사 시간 T1)에서의 캐리어 밀도의 평균값 ＜n＞을, 조사 시간 T1에서의 캐리어 밀도의 평균값에 대한 값으로서 규격화해도 된다. 이 경우, 조사 시간 T1에 있어서도 마이크로파 투과 강도의 측정을 행하는 것으로 한다.
≪4. 제4 실시예≫
다음에, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법의 제2 예를 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 1 또는 도 2에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치를 사용하여 광 유기 캐리어의 실효 수명을 측정하는 방법 및 광 입사 효율을 측정하는 방법을 도 6의 흐름도를 사용하여 설명한다.
먼저, 도 1 또는 도 2에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에서의 도파관(15A)의 간극(16A)에, 시료가 되는 반도체 기체(10A)를 삽입한다. 이때, 반도체 기체(10A)에서의 광의 조사면에 접하도록 도광판(18)을 배치하든지, 또는 반도체 기체(10A)에서의 광의 조사면을 반사 확산판(18') 측을 향해 배치한다. 또한, 도파관(15B)의 간극(16B)에, 참조용의 반도체 기체(10B)를 삽입한다. 반도체 기체(10A, 10B)는, 마이크로파 발생원(11)에 대하여 같은 방향으로 배치하는 것이 바람직하다.
이 상태에 있어서 단계 S1에서는, 시료가 되는 반도체 기체(10A)에 대하여, 광조사 광원(12)으로부터 광을 주기적으로 펄스 조사한다. 또한, 동시에, 시료가 되는 반도체 기체(10A) 및 참조용의 반도체 기체(10B)에 대하여, 마이크로파 발생원(11)으로부터 측정용의 마이크로파를 조사한다.
광의 펄스 조사는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 광강도 I0로, 또한 조사 시간 T1/비조사 시간 T2의 주기로 행한다. 이때, 조사 시간 T1=비조사 시간 T2=시간 T가 되는 소정 시간 T에 설정한 광의 펄스 조사를 행한다. 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2로서는, 제3 실시예와 마찬가지로 0.01ms ~ 0.1s의 범위로 할 수 있고, 특히 0.01ms ~ 10ms의 범위로 하는 것이 바람직하다.
마이크로파의 조사는, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 강도 J0로, 또한 광의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 통해 연속적으로 행해진다. 여기서는, 예를 들면, 9.35GHz의 마이크로파를 사용하는 것으로 한다.
다음의 단계 S2에서는, 앞의 단계 S1에서 반도체 기체(10A, 10B)에 조사되고, 또한 이들의 반도체 기체(10A, 10B)를 투과한 마이크로파를, 검출부(13A, 13B)에서 검출된다. 여기서는, 먼저 설명한 바와 같이 검출부(13A, 13B)에서의 마이크로파의 검출에 의해, 검파 증폭된 마이크로파 투과 강도 J를 얻을 수 있다.
다음에, 단계 S3에서는, 연산부(14)에 있어서, 앞의 단계 S2에서 얻어진 마이크로파 투과 강도 J와, 설정된 조사 시간 T1=비조사 시간 T2=시간 T에 기초하여, 하기 식(7)에 나타낸 바와 같이 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도의 비 P(T)를 산출된다. 여기서 산출하는 캐리어 밀도의 비 P(T)는, 조사 시간 T1(0→T)에서의 평균 캐리어 밀도 Non에 대한, 비조사 시간 T2(T→2T)에서의 평균 캐리어 밀도 Noff의 비이다.
Figure 112012049940418-pct00005
식(7)에 있어서, Tr은 마이크로파의 투과율이며, Tr0는 광을 펄스 조사하는 보다 이전의 어두운 상태에서의 마이크로파의 투과율이다. 이들의 마이크로파 투과율 Tr, Tr0의 산출에는, 예를 들면, 미리 요구되고 있는 참조용의 반도체 기체(10B)의 마이크로파 투과율을 이용하면 된다. 또한, 어두운 상태에서의 마이크로파 투과율 Tr0는, 단계 S1에서부터의 측정 개시 전에 미리 산출되어 있는 것으로 한다.
그리고 연산부(14)에서는, 이상과 같은 식(7)을 사용한 캐리어 밀도의 비 P(T)의 산출에 앞서, 다음과 같은 판단을 행하는 것으로 한다. 즉, 단계 S2에서 얻어지는 마이크로파 투과 강도를, 광의 펄스 조사에서의 연속된 2개의 주기 사이에서 비교한다. 그리고 비교한 마이크로파 투과 강도의 차가 소정값 이하로 되면, 앞의 도 7c에 나타낸 바와 같이, 주기적인 광의 펄스 조사 간에서의 캐리어 밀도의 시간 변화가 안정되었다고 판단한다. 그 후 상기 단계 S3의 산출을 행한다.
다음에, 단계 S4에서는, 연산부(14)에 있어서, 앞의 단계 S3에서 산출된 캐리어 밀도의 비 P(T)로서, P(T)=0.859 또는 P(T)=0.615를 얻을 수 있었는지의 여부를 판단한다. P(T)=0.859 및 P(T)=0.615의 양쪽의 결과가 얻어지지 않은 경우에는 단계 S5로 진행하고, P(T)=0.859 및 P(T)=0.615의 양쪽의 결과가 얻어진 경우에만 단계 S6으로 진행한다.
단계 S5에서는, 단계 S1에서의 광의 주기적인 펄스 조사의 시간 T(=조사 시간 T1=비조사 시간 T2)를 변경한다. 여기서는, 연산부(14)에 있어서, 단계 S3에서 산출된 결과를 피드백하여, 캐리어 밀도의 비 P(T)가 P(T)=0.859 또는 P(T)=0.615에 가까워지도록 시간 T를 변경한다.
그 후, 단계 S1에서는, 단계 S5에서 변경한 시간 T의 주기로, 시료가 되는 반도체 기체(10A)에 광을 주기적으로 펄스 조사하는 동시에, 반도체 기체(10A, 10B)에 측정용의 마이크로파를 조사한다. 이와 같은 광의 펄스 조사와 마이크로파의 조사는, 연산부(14)에 있어서 변경된 시간 T에 기초하여, 마이크로파 발생원(11)과 광조사 광원(12)을 제어함으로써 행한다. 이와 같은 마이크로파 발생원(11) 및 광조사 광원(12)의 제어는, 연산부(14)에 접속된 제어부(19)에 의해 행해진다.
이후는, 단계 S4에 있어서 P(T)=0.859 및 P(T)=0.615의 양쪽의 결과가 얻어진 것으로 판단될 때까지, 단계 S1~S5를 반복하여 행한다.
한편, 단계 S4에 있어서 P(T)=0.859 및 P(T)=0.615의 양쪽의 결과가 얻어진 것으로 판단되었을 경우, 단계 S6에서는, 하기 식(8)을 사용하여, 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff를 산출된다. 단, T(P=0.859)는, 단계 S3에서 얻어진 P(T)=0.859를 부여하는 시간 T이다. 또한, T(P=0.615)는, 단계 S3에서 얻어진 P(T)=0.615를 부여하는 시간 T이다. 그리고 식(8)에 대해서는, 이후에 상세를 설명한다.
Figure 112012049940418-pct00006
단,
Figure 112012049940418-pct00007
이상의 제4 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에 의해 얻어지는 실효 수명 τeff는, 이하의 실시예 3에서 설명하는 바와 같이, 연속 광조사에 있어서의 광유기 캐리어의 수명에 대하여 정합성이 양호한 것으로 확인되었다.
이와 같은 제4 실시예의 광 유기 캐리어 수명의 측정 방법이라도, 시료가 되는 반도체 기체의 표면 반사율 r을 파라미터로서 사용하지 않고, 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff이 구해진다. 또한, 시료가 되는 반도체 기체에 대하여, 광을 주기적으로 펄스 조사하고 있으므로, 주기적인 복수회의 펄스 조사마다 검출된 마이크로파 강도의 적분값을 얻음으로써, 감도가 높은 측정 결과를 얻을 수 있다.
따라서 제3 실시예의 방법과 마찬가지로, 반도체 기체의 표면의 반사율은 측정이 곤란한 경우, 예를 들면, 사실상 반사율을 결정할 수가 없는 텍스처를 가지는 솔라 셀 구조에 있어서도, 광 유기 캐리어의 실효 수명을 고감도로 구할 수 있다.
그리고 전술한 제4 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에서는, 단계 S2에서 얻어진 캐리어 밀도의 비 P(T)를 피드백하고, P(T)=0.859 또는 P(T)=0.615에 가까워지도록, 단계 S4에서 시간 T를 변경하였다. 그러나 본 제4 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법은, 이와 같은 수순에 한정되지 않고, 소정 범위로 시간 T를 순차적으로 변경해도 된다. 이 경우, 순차적으로 변경한 각각의 시간 T에서의 광의 조사로 얻어진 캐리어 밀도의 비 P(T) 중에서, P(T)=0.859 및 P(T)=0.615를 찾아내고, 이들에 대응하는 T(P=0.859) 및 T(P=0.615)를 얻는다.
＜식(8)에 대하여＞
본 제4 실시예에서 사용한 식(8)은 다음과 같이 하여 도출되었다.
반도체 기체에 있어서, 깊이 x, 시간 t에서의 캐리어 체적 밀도 n(x, t)로 하면, 기판 두께 d의 반도체 기체에서의 단위 면적당의 캐리어 밀도 N(t)는 하기(9)와 같이 계산된다.
Figure 112012049940418-pct00008
또한, 앞의 식(7)과 같이 정의한 광 유기 캐리어의 캐리어 밀도의 비 P(T)는, 상기 식(9)의 단위 면적당의 캐리어 밀도 N(t)를 사용하여, 하기 식(10)과 같이 표현된다. 그리고 캐리어 밀도의 비 P(T)는, 조사 시간 T1(0→T)에서의 평균 캐리어 밀도 Non에 대한, 비조사 시간 T2(T→2T)에서의 평균 캐리어 밀도 Noff의 비이다.
Figure 112012049940418-pct00009
Noff: 어두운 상태의 평균 캐리어 면밀도(기판의 깊이 d 전체의 면밀도)
Non: 광 조사 시의 평균 캐리어 면밀도(기판의 깊이 d 전체의 면밀도)
T: 여기 광의 1 펄스당 조사 시간(펄스폭)
여기서, 시료가 되는 반도체 기체의 결함이 벌크(bulk) 결함만인 경우, 광조사 측의 표면 재결합 속도 Stop=0, 및 광조사에 대한 배면 측의 표면 재결합 속도 Srear=0이다. 이 경우, 조사 시간 T1(0→T)에서의 캐리어 밀도 Non, 및 비조사 시간 T2(T→2T)에서의 평균 캐리어 밀도 Noff는, 소수 캐리어의 벌크 수명 τb를 사용하여, 하기 식(11), (12)와 같이 표현된다.
Figure 112012049940418-pct00010
τb: 소수 캐리어의 벌크 수명
F: 캐리어 생성률
식(11) 및 식(12)에 기초하여, 식(10)을 재기입하면 하기 식(13)이 부여된다.
Figure 112012049940418-pct00011
상기 식(13)에 있어서 T=τb, T=2τb로 하면, 하기 식(14) 및 식(15)이 된다.
Figure 112012049940418-pct00012
이상의 식(14)에 의해 표현되는 수치를 사용하고, 캐리어 밀도의 비 P(T)가 0.859일 때의 조사 시간 T1(펄스폭)을, 하기 식(16)에서 나타내는 τpulse로 하였다.
Figure 112012049940418-pct00013
또한, 하기 식(17)과 같이 r을 정의하였다. P(0.615)는, P(T)=0.615일 때의 조사 시간 T1이다. T=P(0.859)는, P(T)=0.859일 때의 조사 시간 T1이다.
Figure 112012049940418-pct00014
이상과 같이 하여 정의한 τpulse와 r을 사용하여, 상기 식(8)을 나타내었다.
＜광 입사 효율 측정 방법＞
제4 실시예에서 설명한 측정 방법으로 얻어진 광 유기 캐리어의 실효 수명으로부터, 반도체 기체의 실효 광 입사 효율을 구하는 광 입사 효율 측정 방법은, 제3 실시예에 있어서 설명한 것과 마찬가지로 행해진다.
＜실시예 3＞
[광 유기 캐리어 수명의 측정]
전술한 광 유기 캐리어 수명 측정 장치를 사용하고, 본 제4 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법을 적용하여, 반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명을 구하였다.
본 실시예 3에서는, 반도체 기체로서, 결함 분포가 상이한 각각의 실리콘 기판에 대하여, 광의 조사 시간 T1=비조사 시간 T2=시간 T에 대한 캐리어 밀도의 비 P(T)를, 식(7)을 사용하여 계산에 의해 산출하였다. 각각의 실리콘 기판은, 소수 캐리어(광 유기 캐리어)의 벌크 수명 τb, 광조사 측의 표면 재결합 속도 Stop, 및 광조사에 대한 배면 측의 표면 재결합 속도 Srear가, 각각의 값으로 설정되어 있다. 이들의 값은, 반도체 기체에서의 각각의 부위(즉 벌크, 광조사 측면, 및 그 배면)의 결함이 많음을 나타낸 값이다.
도 8은 실리콘 기판의 소수 캐리어가 홀인 경우에, 시간 T에 대한 캐리어 밀도의 비 P(T)를 나타낸다. 도 9는 실리콘 기판의 소수 캐리어가 전자인 경우에, 시간 T에 대한 캐리어 밀도의 비 P(T)를 나타낸다.
다음에, 이상의 각 결함 분포를 가지는 실리콘 기판에 대하여, 도 8, 도 9에 나타낸 바와 같은 시간 T―캐리어 밀도의 비 P(T)를 해석함으로써, 제4 실시예에서 나타낸 상기 식(8)을 사용하여 실효 수명 τeff를 산출하였다. 도 10에는, 식(8)을 사용하여 산출된 실효 수명 τeff과, 하기 식(18)으로부터 얻어지는 연속 광 조사에서의 광유기 캐리어의 수명과의 관계를 나타낸다.
Figure 112012049940418-pct00015
D: 소수 캐리어의 확산 계수
τb: 소수 캐리어의 벌크 수명
Stop: 유기광 조사 측의 배면 재결합 속도
Srear: 유기광 조사 측과 반대 측의 표면 재결합 속도
d: 기판 두께
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 제4 실시예의 식(8)을 사용하여 산출된 실효 수명은, 식(18)에 나타낸 광 연속 조사 시에서의 광 유기 캐리어의 수명과 일치하고 있다. 이로부터, 본 제4 실시예에서 설명한 방법에 의해, 반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff가 고정밀도로 얻어지는 것이 확인되었다.
그리고 전술한 제4 실시예에서는, 캐리어 밀도의 비 P(T)로서, 조사 시간 T1(0→T)에서의 평균 캐리어 밀도 Non에 대한, 비조사 시간 T2(T→2T)에서의 평균 캐리어 밀도 Noff의 비를 사용하였다. 그러나 캐리어 밀도의 비 P(T)는 이에 한정되지 않으며, 예를 들면, 연속 조사에서의 캐리어 밀도 n0에 대한, 비조사 시간 T2(T→2T)에서의 평균 캐리어 밀도 Noff의 비이어도 된다. 이 경우, 식(8)의 r을 구성하는 T(P)는 다른 적합한 값이 사용된다.
≪5. 제5 실시예≫
다음에, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법의 제3 예를 설명한다. 여기서는, 도 1 또는 도 2에 나타낸 광 유기 캐리어 수명 측정 장치를 사용하여, 반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명의 면 분포를 측정하는 방법을 설명한다.
먼저, 시료가 되는 반도체 기체(10A)의 마이크로파의 조사면 측을, 복수의 영역으로 영역 분할한다. 여기서는 예를 들면, 반도체 기체(10A)의 마이크로파의 조사면 측을 1cm×0.5cm의 각각의 영역으로 분할한다.
다음에, 분할한 각각의 영역마다, 전술한 제3 실시예 또는 제4 실시예의 광 유기 캐리어 수명 측정 방법을 실시하고, 각 영역에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명을 측정한다. 이 경우, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에 설치된 가동 스테이지에 의해, 반도체 기체(10A)를 마이크로파의 입사 방향에 대하여 수직 방향으로 가능하게 이동시킴으로써, 반도체 기체(10A)의 각 영역에 대하여 선택적으로 마이크로파를 조사시켜 측정을 행한다. 또는, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에 설치된 마이크로파 주사 수단에 의해, 마이크로파의 조사 위치를 이동시킴으로써, 반도체 기체(10A)의 각 영역에 대하여 선택적으로 마이크로파를 조사시켜 측정을 행한다.
이상과 같은 제5 실시예의 광 유기 캐리어 수명의 측정 방법에 의해, 광 유기 캐리어의 실효 수명의 면 분포를 얻는 것이 가능하다. 이러한 면 분포의 측정은, 보다 높은 주파수의 마이크로파를 사용함으로써, 공간 분해능의 높은 측정을 행할 수 있다.
＜광 입사 효율 측정 방법＞
제5 실시예에서 설명한 측정 방법으로 얻어진 광 유기 캐리어의 실효 수명으로부터, 반도체 기체의 실효 광 입사 효율을 구하는 광 입사 효율 측정 방법은 제3 실시예에 설명한 것과 마찬가지로 행해진다.
＜실시예 4＞
[광 유기 캐리어 수명의 측정]
도 11은 반도체 기체의 각 영역에 대하여 산출된 실효 수명 τeff의 분포도를 나타낸다. 측정에는, 9.35GHz의 마이크로파를 사용하였다. 이로써, 공간 분해능 1cm 정도의 광 유기 캐리어 수명의 측정이 가능한 것이 확인되었다.
상 설명한 제1 실시예 ~ 제5 실시예에 있어서는, 반도체 기체를 투과한 마이크로파를 검출하는 측정 장치 및 측정 방법을 설명하였다. 그러나 본 발명은, 반도체 기체에서 반사된 마이크로파를 검출하는 측정 장치 및 측정 방법이어도 된다.
이 경우, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치이면, 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한 구성에 있어서, 검출부(13A, 13B)의 위치를, 마이크로파 발생원(11)이 설치되어 있는 도파관(15)으로부터 분기시킨 위치에 배치하면 된다. 또한, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법이면, 전술한 마이크로파 투과 강도를 마이크로파 반사 강도로 읽어 바꾸면 된다.
또한, 전술한 각각의 실시예 및 실시예에 있어서는, 조사 시간 T1과 비조사 시간 T2가 같은 경우에 대하여 설명하고 있지만, 본 발명에서는 T1=T2에 한정되지 않고, T1 및 T2를 각각 적절하게 설정할 수 있다.
그리고 본 발명은 전술한 실시예에 있어서 설명한 구성에 한정되는 것이 아니고, 그 외에 본 발명 구성을 벗어나지 않는 범위에 있어서 각종 변형, 변경이 가능하다.
[부호의 설명]
10A: 반도체 기체(시료)
10B: 반도체 기체(참조용)
1: 마이크로파 발생원
12: 광조사 광원
13A, 13B: 검출부
14: 연산부
15, 15A, 15B: 도파관
16A, 16B: 간극
17: 광섬유
18: 도광판
18': 반사 확산판
19: 제어부

Claims (15)

  1. 반도체 기체 대하여 주기적으로 광을 펄스 조사하는 동시에, 상기 반도체 기체에 마이크로파를 조사하고,
    상기 반도체 기체를 투과하거나 상기 반도체 기체에서 반사된 상기 마이크로파를 검출하고,
    상기 광의 펄스 조사 시의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 검출에 의해 얻어진 각 마이크로파 강도의 적분값에 기초하여, 상기 광의 펄스 조사에 의해 상기 반도체 기체에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는 광 유기 캐리어 수명 측정 방법에 있어서,
    상기 광의 펄스 조사는, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 변경해서 복수 회 수행되고,
    상기 마이크로파의 검출은, 상기 복수회의 펄스 조사마다 상기 조사 시간 T1로부터 분리한 상기 비조사 시간 T2에서 수행되고,
    상기 비조사 시간 T2에서 검출된 마이크로파 강도의 적분값에 대응하는 광 유기 캐리어 밀도와 적어도 상기 조사 시간 T1을 포함하는 기간의 광 유기 캐리어 밀도의 비를, 캐리어 밀도의 비로 하여,
    상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 인자로 하여 변화시킨 경우에, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 캐리어 밀도의 비 간의 관계로부터, 상기 광에 의해 상기 반도체 기체에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는,
    광 유기 캐리어 수명 측정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광의 펄스 조사는, 조사 시간 T1=비조사 시간 T2로 한 상이한 각각의 주기로 행하고,
    상기 비조사 시간 T2에서 검출된 마이크로파 강도의 적분값에 기초한 광 유기 캐리어 밀도 ＜n＞과, 상기 조사 시간 T1에서 검출된 마이크로파 강도에 기초한 광 유기 캐리어 밀도와의 비 P(T)를 산출하고,
    P(T) =0.859, P(T) =0.615가 되는 상기 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)을 각각 특정하고,
    하기 식(8)
    Figure 112016074046855-pct00016

    단,
    Figure 112016074046855-pct00017

    을 사용하여 실효 수명 τeff를 산출하는, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상이한 복수의 값으로 가정한 실효 수명마다, 상기 조사 시간 T1(=비조사 시간 T2)에 대하여 상기 광 유기 캐리어 밀도의 비를 작성한 데이터 테이블을 미리 준비하고,
    시료가 되는 반도체 기체에 대하여, 상기 광의 펄스 조사를 수행하고,
    상기 시료가 되는 반도체 기체에 대하여 검출된 상기 마이크로파 강도의 적분값에 기초하여 상기 광 유기 캐리어 밀도의 비를 산출하고,
    상기 데이터 테이블에 대하여, 상기 검출에 사용된 상기 조사 시간 T1=비조사 시간 T2와 상기 산출에 의해 얻어진 상기 광 유기 캐리어 밀도의 비를 피팅시킴으로써, 상기 시료가 되는 반도체 기체에서의 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는, 광 유기 캐리어 수명의 측정 방법.
  7. 제1항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 기체의 한 주면을 영역 분할하고, 상기 각 영역에 대하여 개별적으로 상기 마이크로파를 조사함으로써, 상기 각 영역에 대하여 상기 광 유기 캐리어의 실효 수명을 개별적으로 얻는, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법.
  8. 제1항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은, 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2가, 0.01ms 내지 10ms의 범위 내에서 변화하는, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법.
  9. 제1항, 제5항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광은, 파장 250㎚ 이상, 2500㎚ 이하인, 광 유기 캐리어 수명 측정 방법.
  10. 반도체 기체에 대하여 주기적으로 광을 펄스 조사하는 동시에, 상기 반도체 기체에 마이크로파를 조사하고,
    상기 반도체 기체를 투과하거나 상기 반도체 기체에서 반사된 상기 마이크로파를 검출하고,
    상기 광의 펄스 조사 시의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 검출에 의해 얻어진 각 마이크로파 강도의 적분값에 기초하여, 상기 광의 펄스 조사에 의해 상기 반도체 기체에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명 τeff를 얻은 후,
    하기 식(2)로부터 광 입사 효율(1―r)을 구하는 광 입사 효율 측정 방법에 있어서,
    상기 광의 펄스 조사는, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 변경해서 복수 회 수행되고,
    상기 마이크로파의 검출은, 상기 복수회의 펄스 조사마다 상기 조사 시간 T1로부터 분리한 상기 비조사 시간 T2에서 수행되고,
    상기 비조사 시간 T2에서 검출된 마이크로파 강도의 적분값에 대응하는 광 유기 캐리어 밀도와 적어도 상기 조사 시간 T1을 포함하는 기간의 광 유기 캐리어 밀도의 비를, 캐리어 밀도의 비로 하여,
    상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 인자로 하여 변화시킨 경우에, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 캐리어 밀도의 비 간의 관계로부터, 상기 광에 의해 상기 반도체 기체에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는,
    광 입사 효율 측정 방법.
  11. 삭제
  12. 시료에 광 유기 캐리어를 발생시키기 위한 광을 펄스 조사하는 광조사 광원과,
    상기 시료에 조사하는 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생원과,
    상기 시료를 투과하거나 상기 시료에서 반사된 상기 마이크로파를 검출하는 검출부와,
    상기 광의 주기적인 복수 회의 펄스 조사 시에 있어서의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 검출부에서 검출된 마이크로파의 강도의 적분값에 기초하여, 상기 광의 펄스 조사에 의해 상기 시료에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 산출하는 연산부를 포함하는, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치에 있어서,
    상기 광의 펄스 조사는, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 변경해서 복수 회 수행되고,
    상기 마이크로파의 검출은, 상기 복수회의 펄스 조사마다 상기 조사 시간 T1로부터 분리한 상기 비조사 시간 T2에서 수행되고,
    상기 비조사 시간 T2에서 검출된 마이크로파 강도의 적분값에 대응하는 광 유기 캐리어 밀도와 적어도 상기 조사 시간 T1을 포함하는 기간의 광 유기 캐리어 밀도의 비를, 캐리어 밀도의 비로 하여,
    상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 인자로 하여 변화시킨 경우에, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 캐리어 밀도의 비 간의 관계로부터, 상기 광에 의해 상기 시료에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는,
    광 유기 캐리어 수명 측정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광조사 광원은, 조사 시간 T1=비조사 시간 T2로 한 상이한 각각의 주기로, 상기 광을 조사하는, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 마이크로파 발생원으로부터 발생된 마이크로파를, 상기 시료의 한 주면을 영역 분할한 각 영역에 대하여 선택적으로 조사하기 위한 위치맞춤 수단을 구비한, 광 유기 캐리어 수명 측정 장치.
  15. 시료에 광 유기 캐리어를 발생시키기 위한 유기 광을 조사하는 광조사 광원과,
    상기 시료에 조사하는 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생원과,
    상기 시료를 투과하거나 상기 시료에서 반사된 상기 마이크로파를 검출하는 검출부와,
    상기 광의 주기적인 복수 회의 펄스 조사 시에 있어서의 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 검출부에서 검출된 마이크로파의 강도의 적분값에 기초하여, 상기 광의 펄스 조사에 의해 상기 시료에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 산출하고, 상기 실효 수명에 기초하여 광 입사 효율을 산출하는 연산부
    를 포함하는, 광 입사 효율 측정 장치에 있어서,
    상기 광의 펄스 조사는, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 변경해서 복수 회 수행되고,
    상기 마이크로파의 검출은, 상기 복수회의 펄스 조사마다 상기 조사 시간 T1로부터 분리한 상기 비조사 시간 T2에서 수행되고,
    상기 비조사 시간 T2에서 검출된 마이크로파 강도의 적분값에 대응하는 광 유기 캐리어 밀도와 적어도 상기 조사 시간 T1을 포함하는 기간의 광 유기 캐리어 밀도의 비를, 캐리어 밀도의 비로 하여,
    상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2를 인자로 하여 변화시킨 경우에, 상기 조사 시간 T1 및 비조사 시간 T2와, 상기 캐리어 밀도의 비 간의 관계로부터, 상기 광에 의해 상기 시료에 발생된 광 유기 캐리어의 실효 수명을 얻는,
    광 입사 효율 측정 장치.
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