Kalorimetrisches Absorptionsmeßverfahren mit Schwingquarzen
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| adam_text | Titel: Kalorimetrisches Absorptionsmeßverfahren mit Schwingquarzen
Autor: Tiesmeyer, Johannes
Jahr: 1988
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 Einleitung 1
2 Absorptionsspektroskopie zur Störstellenuntersuchung 6
2.1 Störstellen in Halbleiterkristallen 6
2.2 Elektronische Zustände und optische Absorptionsübergänge 8
2.2.1 Der Absorptionskoeffizient und das Absorptionsspektrum 9
2.2.1.1 Absorptionsbanden und Relaxationskanäle optischer 10
Anregungen
2.3 Methoden zur Messung der optischen Absorption 14
2.3.1 Konventionelle optische Absorptionsspektroskopie 16
2.3.2 Lumineszenzanregungsspektroskopie 1S
2.3.3 Kalorimetrische Absorptionsspektroskopie 20
2.3.3.1 Photoakustik 24
3 Quarzresonatoren als Temperatursensoren 27
3.1 Einige Grundlagen zur Quarzsensorik 27
3.1.1 Die Piezoelektrizität des Quarzes 27
3.1.2 Piezoelektrisch angeregte Resonanzschwingungen einer 32
Quarzscheibe
3.1.3 Temperaturabhängigkeit der Resonanzfrequenz 35
3.1.4 Elektrische Charakterisierung eines Quarzresonators 37
3.2 Eigenschaften der zur kalorimetrischen Absorptionsmessung 40
verwendeten Quarzsensoren und deren Frequenzmessung
3.2.1 Spezifikation der Quarzsensoren 40
3.2.2 Resonanzanregung und Frequenzmessung 42
3.2.2.1 Die elektronische Oszillatorschaltung 42
3.2.2.2 Die Frequenzmessung 43
3.3 Frequenz-Temperatur-Kennlinie 44
4 Experimenteller Aufbau und Arbeitsweise des kalorimetrischen 49
Absorptionsmeßsystems mit Quarzsensoren
4.1 Aufbau der Meßapparatur 49
4.1.1 Das kalorimetrische Hauptsystem 50
4.1.2 Die optischen Baugruppen 54
4.1.3 Der Referenzstrahlungsdetektor 55
4.1.4 Das Steuerungssystem der Meßapparatur 56
4.2 Der Ablauf einer kalorimetrischen Spektrenmessung 59
5 Das dynamische Verhalten des Meßsystems 62
5.1 Vorbemerkungen 62
5.2 Das dynamische Verhalten des Referenzdetektors 64
5.2.1 Messungen zur Systemdynamik des Referenzdetektors 69
5.3 Das dynamische Verhalten des kalorimetrischen Hauptsystems 74
5.3.1 Die Systemdifferentialgleichung und die Systemparameter 74
5.3.2 Kalibriermessungen zur Bestimmung der statischen 88
Empfindlichkeit des kalorimetrischen Hauptsystems
5.3.3 Die Temperaturabhängigkeit der Systemparameter 92
6 Rohdatenauswertung zur Spektrenberechnung 97
6.1 Vorbemerkungen 97
6.2 Das unnormierte kalorimetrische Spektrum eines 103
Probekristalls
6.3 Das Bezugsspektrum der Strahlungsquelle 112
6.4 Das normierte kalorimetrische Absorptionsspektrum 116
eines Probekristalls
7 Nachweis von StörsteUenabsorptionen in GaAs- Kristallen 123
7.1 Vorbemerkungen 123
7.2 Kalorimetrisches Absorptionsspektrum von GaAs:V:Zn 125
7.3 Kalorimetrisches Absorptionsspektrum von semiisolierendem 135
as grown - GaAs
8 Störeinflüsse und Auflösung für kleine 144
Absorptionsänderungen
8.1 Störeinflüsse und systematische Fehler 144
8.2 Auflösung und Nachweisgrenze für schwache Absorptionen 151
8.2.1 Auflösungsbegrenzug und Fluktuationen der 151
Sensorfrequenzmeßwerte
8.2.2 Einfluß von Sensorfrequenzfluktuationen auf das 154
kalorimetrische Absorptionsspektrum
8.2.3 Zusätzliche Probemessungen zur Abschätzung der 159
Nachweisempfindlichkeit der kalorimetrischen Methode
8.3 Hinweise zur Optimierung des kalorimetrischen 162
Absorptionsmeßverfahrens
9 Zusammenfassung 165
Literaturhinweise I
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