Главная / Компоненты / Новые технологии / Метод визуализации тепловых полей в полупроводниках

Метод визуализации тепловых полей в полупроводниках

Метод визуализации тепловых полей в полупроводниковых материалах основан на эффекте сдвига края собственного поглощения полупроводника при изменении температуры. Для света с энергией кванта близкой к величине запрещенной зоны наблюдаются значительные вариации оптических характеристик полупроводника даже при небольшом изменении температуры. Поэтому при освещении нагретого полупроводника излучением с соответствующей энергией кванта можно сформировать изображение его теплового поля и отслеживать его изменения.

На рисунке 1 представлена фотография полупроводниковой пластины из арсенида галлия освещенной светом с энергией кванта соответствующей краю собственного поглощения GaAs. Темное пятно на рисунке 2 это изображение теплового поля индуцированного в пластине импульсом излучения СО₂.

Физический эффект температурного сдвига края собственного поглощения полупроводника может быть использован для решения задач измерения пространственных и энергетических характеристик лазерных пучков. Ниже представлены фотографии: a - распределение интенсивности в поперечном сечении пучка импульсного СО₂ лазера, b – картина интерференции двух пучков излучения λ=10.6 мкм.

Для анализа качества пучка СО2 лазеров в ЦЛТ разработан ИК преобразователь, который светом видимого диапазона формирует негативное изображение пространственного распределения интенсивности в пучке ИК излучения. Изображение регистрируется с помощью стандартной ПЗС камеры.

В случае локального нагрева полупроводниковой пластины в области нахождения структурного дефекта наблюдается значительное искажение теплового поля. Причиной искажения является отличие теплопроводности дефектной зоны от теплопроводности остальной части пластины. На последнем рисунке показано изображение теплового поля, левая фотография, в области структурных дефектов, которые отмечены стрелками. Для наглядности рядом, справа, приведена фотография не искаженного теплового поля.

Области применения метода:
1. Обнаружение дефектов и измерение тепловых характеристик полупроводниковых материалов и тонких пленок.
2. Измерение тепловых полей однокристальных электронных компонентов, например, компьютерных процессоров.
3. Измерение мощности и энергии лазерного излучения.
4. Измерение поглощения полупроводниковых материалов применяемых в ИК технике калориметрическим методом.