Исследование и разработка лазерной технологии модификации электрофизических характеристик системы кремний диоксид кремния

2.4.3. Метод измерения вольт-фарадных характеристик (ВФХ) 
последовательно соединенными емкостями: емкостью диэлектрика С
d
и 
емкостью полупроводника С
s
. 

---

51 
а) 
б) 
структуры будет следующей (на рис.2.7. показана соответствующая 
электрическая схема): 
ss
sc
ox
1
1
1
C
C
C
C



, 
(2.1) 

---

52 
Сущность данного метода [90] высокочастотных C-V характеристик 
заключается в том, что для измерения емкости МОП-структуры используется

---

53 

---

54 

---

55 
на поверхностных состояниях Q
SS
равен нулю [91], и, поэтому, сдвиг ВФХ 
обусловлен только изменением встроенного заряда в окисле ΔQ
f
.
выражением: 
ΔQ
f
= ΔU
MG
C
0
, (2.2) 
где ΔU
MG
– сдвиг ВФХ, В; C
0
– удельная емкость окисла, нФ/см
2
. 

---

56 
Другими словами, при С
х
> C
MG
, ΔU
SS
< 0; при С
х
< C
MG
, ΔU
SS
> 0 (для n-
кремния).

---

57 
ΔU
H
= U
прям
– U
обр
, (2.5) 
2.4.4. Метод бесконтактного измерения температуры нагрева образцов
Для того чтобы оценить температуру нагрева экспериментальных 
образцов 
при облучении 
лазерным пучком в реальном времени 
использовался метод бесконтактного измерения температуры объекта при 
помощи тепловизора, общий вид которого и отдельные его блоки 
представлены на рис.2.10. Тепловизоры — устройства, предназначенные для 

---

58 
наблюдения нагретых объектов по их собственному тепловому излучению. 
Они преобразуют невидимое глазом человека инфракрасное излучение в 
электрические сигналы, которые после усиления и автоматической обработки 
вновь преобразуются в видимое изображение объектов. 
Современные тепловизоры представляют собой аналоги видеокамер, 
работающие в инфракрасном, а не в видимом диапазоне длин волн. Их 
основу составляют матрицы фотоприемников, работающих в ИК диапазоне 
(обычно 3–5 или 8–12 мкм) [92]. Так как основная часть теплового излучения 
при температуре 300–600 К сосредоточена в указанных выше диапазонах, эти 
приборы могут быть использованы как для визуализации нагретых 
предметов, так и измерения их температуры. 
Рис.2.10 . Общий вид тепловизора и отдельные его блоки: A - инфракрасное излучение; B 
– объектив; C – инфракрасный детектор; D – электронный блок для обработки 
изображения; E – изображение, которое отображается в видоискателе, на стандартном 
видеомониторе или ЖК-дисплее. 
Современные тепловизоры имеют форматы 256 × 256; 320 × 240; 512 × 512 и 
более элементов, чувствительность в несколько сотых долей градуса, и 
работают в телевизионном режиме (с частотой съема информации в десятки 
герц). Приборы этого класса укомплектованы математическим обеспечением, 
позволяющим проводить измерения температуры с точностью в десятые 
доли градуса. 

---

59 
При проведении настоящей работы использовался тепловизор ближнего 
ИК диапазона FLIR TITANIUM, работающий в диапазоне длин волн 0,8–2,5 
мкм (рис.2.10). Камера имеет формат 320 × 256 элементов и 
чувствительность менее 18 мК. Она работает в телевизионном режиме с 
максимальной частотой обновления полных кадров: 380 Гц (до 20 КГц с 
уменьшением размера изображения). Температурный диапазон измерения 
находится в пределах от -20 °С до 3000 °С. Точность измерений составляет 
±1 °С. 
Рис.2.11. Температурный профиль лазерного пятна при облучении разными 
мощностями. Вставка – инфракрасное фото лазерного пятна на поверхности облученного 
образца.
На рис.2.11 приведены результаты измерения температуры поверхности 
облученного образца в лазерном пятне под воздействием разных мощностей 
при помощи тепловизора FLIR TITANIUM. 
Известно, что длительные прогревы при температурах 450 – 600
о
С 
вызывают образование кислородных преципитатов (термодоноры) [93].

---

60 
топологию [94]. 
Таким образом, параметры лазерной обработки, такие как мощность, 
длительность воздействия, теплоотвод, внешняя среда, могут обусловливать 
неоднозначные изменения в структуре и поверхности кремния.