A simple circuit to aid direct measurement of capture cross sections of deep level impurities

An inexpensive and simple circuit to aid the direct measurement of majority carrier capture cross sections of impurity levels in the band gap of a semiconductor by the variable width filling pulse technique is presented. With proper synchronisation, during the period of application of the pulse, the device is disconnected from the capacitance meter to avoid distortion of the pulse and is reconnected again to the meter to record the emission transient. Modes of operation include manual triggering for long emission transients, repetitive triggering for isothermal and DLTS measurements and the DLTS mode which is to be used with signal analysers that already provide a synchronising pulse for disconnection.

Space-charge-limited currents in GaN Schottky diodes

Unusual dark current voltage (I-V) characteristics were observed in GaN Schottky diodes. I-V characteristics of the GaN Schottky diodes were measured down to the magnitude of 10(-14) A. Although these Schottky diodes were clearly rectifying, their I-V characteristics were non-ideal which can be judged from the non-linearity in the semi-logarithmic plots. Careful analysis of the forward bias I-V characteristics on log-log scale indicates space-charge-limited current (SCLC) conduction dominates the current transport in these GaN Schottky diodes. The concentration of the deep trapping centers was estimated to be higher than 10(15) cm(-3). In the deep level transient spectra (DLTS) measurements for the GaN Schottky diodes, deep defect levels around 0.20 eV below the bottom of the conduction band were identified, which may act as the trapping centers. The concentration of the deep centers obtained from the DLTS data is about 5 x 10(15) cm(-3). SCLC measurements may be used to probe the properties of deep levels in wide bandgap GaN-AlGaN compound semiconductors, as is the case with insulators in the presence of trapping centers. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Experimental determination of local Strain effect on InAs/GaAs self-organized quantum dots

The energy barrier at InAs/GaAs interface due to the built-in strain in self-organized system has been determined experimentally. Such a barrier has been predicted by previous theories. From the deep-level transient spectroscopy (DLTS) measurements, we have obtained the electron and hole energy levels of quantum dots E-e(QD-->GaAs) = 0.13 eV and E-h(QD-->GaAs) = 0.09 eV relative to the bulk unstrained GaAs band edges E-c and E-v. DLTS measurements have also provided evidence to the existence of the capture barriers of quantum dots for electron E-eB = 0.30 eV and hole E-hB = 0.26 eV. The barriers can be explained by the apexes appearing in the interface between InAs and GaAs caused by strain. Combining the photoluminescence results, the band structures of InAs and GaAs have been determined.

Threshold reduction in strained-layer InGaAs/GaAs quantum well lasers by liquid phase epitaxy regrowth

When liquid phase epitaxy regrowth at 780 degrees C for 2 h is applied to the samples after molecular beam epitaxy, a decrease of the threshold current density in strained InGaAs/GaAs quantum well lasers by a factor of 3 to 4 is obtained. We suggest that this improvement is attributed to the reduction of nonradiative centers associated with deep levels at the three regions of the active region, the graded layer and the cladding layer. Indeed, a significant reduction of deep center densities has been observed by using minority and majority carrier injection deep level transient spectroscopy measurements. (C) 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Origine de la réduction de la durée de vie des photoporteurs dans le InGaAsP implanté à basse température

Un matériau semi-conducteur utilisé lors de la fabrication d’antennes térahertz (THz), le quaternaire InGaAsP (E_g = 0,79 eV), subit une implantation ionique de Fe suivi d’un recuit thermique rapide (RTA) dans le but d’améliorer ses propriétés d’émission. Le recuit est nécessaire afin de recristalliser la couche amorphisée lors de l’implantation, donnant lieu à un polycristal rempli de défauts de recristallisation. On constate cependant que les matériaux implantés Fe offrent de meilleures performances que ceux simplement endommagés au Ga. Dans le but de départager l’effet des défauts de recristallisation et des impuretés de Fe, des mesures de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et de DLTS en courant (I-DLTS), ainsi que de spectrométrie de masse d’ions secondaires par temps de vol (ToF-SIMS) ont été effectuées sur des échantillons non implantés et d’autres recristallisés. Les mesures DLTS et I-DLTS ont pour but de caractériser les niveaux profonds générés par ces deux procédures postcroissance, tout en identifiant le rôle que jouent les impuretés de Fe sur la formation de ces niveaux profonds. De plus, le voisinage des atomes de Fe dans le matériau recristallisé a été étudié à l’aide des mesures ToF-SIMS. Les mesures DLTS sur matériau recristallisé sont peu concluantes, car la mesure de capacité est faussée par la haute résistivité du matériau. Par contre, les mesures I-DLTS sur matériau recristallisé ont permis de conclure que les impuretés de Fe sont responsables de la formation d’une grande variété de niveaux d’énergie se trouvant entre 0,25 et 0,40 eV, alors que les défauts de structure induisent des niveaux de moins de 0,25 eV. La concentration de Fe est élevée par rapport au seuil de solubilité du Fe dans le matériau recristallisé. Il serait donc plausible que des agrégats de Fe se forment. Toutefois, cette hypothèse est infirmée par l'absence de pic aux masses correspondant à la molécule ^(56)Fe_2^+ sur les spectres ToF-SIMS. De plus, un modèle simple est utilisé afin d’estimer si certaines masses présentes sur les spectres ToF-SIMS correspondent à des liaisons non induites par la mesure dans le matériau recristallisé. Bien qu’aucune liaison avec le Ga et l'As n’est détectable, ce modèle n’exclut pas la possibilité de liens préférentiels avec l’In.

Origine de la réduction de la durée de vie des photoporteurs dans le InGaAsP implanté à basse température

Un matériau semi-conducteur utilisé lors de la fabrication d’antennes térahertz (THz), le quaternaire InGaAsP (E_g = 0,79 eV), subit une implantation ionique de Fe suivi d’un recuit thermique rapide (RTA) dans le but d’améliorer ses propriétés d’émission. Le recuit est nécessaire afin de recristalliser la couche amorphisée lors de l’implantation, donnant lieu à un polycristal rempli de défauts de recristallisation. On constate cependant que les matériaux implantés Fe offrent de meilleures performances que ceux simplement endommagés au Ga. Dans le but de départager l’effet des défauts de recristallisation et des impuretés de Fe, des mesures de spectroscopie transitoire des niveaux profonds (DLTS) et de DLTS en courant (I-DLTS), ainsi que de spectrométrie de masse d’ions secondaires par temps de vol (ToF-SIMS) ont été effectuées sur des échantillons non implantés et d’autres recristallisés. Les mesures DLTS et I-DLTS ont pour but de caractériser les niveaux profonds générés par ces deux procédures postcroissance, tout en identifiant le rôle que jouent les impuretés de Fe sur la formation de ces niveaux profonds. De plus, le voisinage des atomes de Fe dans le matériau recristallisé a été étudié à l’aide des mesures ToF-SIMS. Les mesures DLTS sur matériau recristallisé sont peu concluantes, car la mesure de capacité est faussée par la haute résistivité du matériau. Par contre, les mesures I-DLTS sur matériau recristallisé ont permis de conclure que les impuretés de Fe sont responsables de la formation d’une grande variété de niveaux d’énergie se trouvant entre 0,25 et 0,40 eV, alors que les défauts de structure induisent des niveaux de moins de 0,25 eV. La concentration de Fe est élevée par rapport au seuil de solubilité du Fe dans le matériau recristallisé. Il serait donc plausible que des agrégats de Fe se forment. Toutefois, cette hypothèse est infirmée par l'absence de pic aux masses correspondant à la molécule ^(56)Fe_2^+ sur les spectres ToF-SIMS. De plus, un modèle simple est utilisé afin d’estimer si certaines masses présentes sur les spectres ToF-SIMS correspondent à des liaisons non induites par la mesure dans le matériau recristallisé. Bien qu’aucune liaison avec le Ga et l'As n’est détectable, ce modèle n’exclut pas la possibilité de liens préférentiels avec l’In.

Interface states of laser ablated BaTiO3 and Ba0.9Ca0.1TiO3 thin films in MFS structure determined by DLTS and C – V technique

BaTiO3 and Ba0.9Ca0.1TiO3 thin films were deposited on the p – type Si substrate by pulsed excimer laser ablation technique. The Capacitance – Voltage (C-V) measurement measured at 1 MHz exhibited a clockwise rotating hysteresis loop with a wide memory window for the Metal – Ferroelectric – Semiconductor (MFS) capacitor confirming the ferroelectric nature. The low frequency C – V measurements exhibited the response of the minority carriers in the inversion region while at 1 MHz the C – V is of a high frequency type with minimum capacitance in the inversion region. The interface states of both the MFS structures were calculated from the Castagne – Vaipaille method (High – low frequency C – V curve). Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS) was used to analyze the interface traps and capture cross section present in the MFS capacitor. There were distinct peaks present in the DLTS spectrum and these peaks were attributed to the presence of the discrete interface states present at the semiconductor – ferroelectric interface. The distribution of calculated interface states were mapped with the silicon energy band gap for both the undoped and Ca doped BaTiO3 thin films using both the C – V and DLTS method. The interface states of the Ca doped BaTiO3 thin films were found to be higher than the pure BaTiO3 thin films.

Quantification of motor vehicle emission factors from on road measurements

Assessment and prediction of the impact of vehicular traffic emissions on air quality and exposure levels requires knowledge of vehicle emission factors. The aim of this study was quantification of emission factors from an on road, over twelve months measurement program conducted at two sites in Brisbane: 1) freeway type (free flowing traffic at about 100 km/h, fleet dominated by small passenger cars - Tora St); and 2) urban busy road with stop/start traffic mode, fleet comprising a significant fraction of heavy duty vehicles - Ipswich Rd. A physical model linking concentrations measured at the road for specific meteorological conditions with motor vehicle emission factors was applied for data analyses. The focus of the study was on submicrometer particles; however the measurements also included supermicrometer particles, PM2.5, carbon monoxide, sulfur dioxide, oxides of nitrogen. The results of the study are summarised in this paper. In particular, the emission factors for submicrometer particles were 6.08 x 1013 and 5.15 x 1013 particles per vehicle-1 km-1 for Tora St and Ipswich Rd respectively and for supermicrometer particles for Tora St, 1.48 x 109 particles per vehicle-1 km-1. Emission factors of diesel vehicles at both sites were about an order of magnitude higher than emissions from gasoline powered vehicles. For submicrometer particles and gasoline vehicles the emission factors were 6.08 x 1013 and 4.34 x 1013 particles per vehicle-1 km-1 for Tora St and Ipswich Rd, respectively, and for diesel vehicles were 5.35 x 1014 and 2.03 x 1014 particles per vehicle-1 km-1 for Tora St and Ipswich Rd, respectively. For supermicrometer particles at Tora St the emission factors were 2.59 x 109 and 1.53 x 1012 particles per vehicle-1 km-1, for gasoline and diesel vehicles, respectively.