Способ измерения удельного сопротивления порошкообразных материалов с парамагнитной примесью

Способ измерения удельного сопротивления порошкообразных материалов с парамагнитной примесью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля технологических процессов. Повьппается точность и расширяется диапазон измеряемых удельных сопротивлений. Исследуемый материал помещают в СВЧ-резонатор, охлаждают до т-ры 1,4-4,2 К и возбуждают в СВЧ-резонаторе электромагн. колебания. Затем снимают зависимость поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного магн. поля вблизи резонансных значений . По ф-ле определяют концентрацию электроактивной примеси Nd в исследуемом материале Nd (m , /m (А„5р/А ) ).( /Т,).(К,,/К„5р )« Nj, где эт площади под , зависимостью поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного поля исследуемого материала и эталона; Jg m - масса; Т - температура; К - коэф. уси ления сигналов. По зависимостям, свя зывающим удельное сопротивление с концентрацией электроактивной принеси , определяют искомый параметр.2 ил. 5 (Л с ND СП 4 00 ;о 4i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3890750/24-09 (22) ?4.04.85 (46) 30.08.86. Бюл. || - 32 (71) Всесоюзный институт огнеупоров и Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.И.Колынина, В.С.Вайнер, В А.Ильин, В.Ф.Цветков иЮ.М.Таиров (53) 621.317.343.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 779919, кл. G 01 R 27/00.

Авторское свидетельство СССР

У 1083128, кл. С 01 К 27/00, 1984. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОРОШКООБРАЗНЪ|Х МАТЕРИАЛОВ С ПАРАМАГНИТНОЙ -ПРИМЕСЬЮ (57) Изобретение относится к неразрушающим методам контроля технологических процессов. Повышается точность и расширяется диапазон измеря„„SU„„1254394 А 1 емых удельных сопротивлений. Исследуемый материал помещают в СВЧ-резонатор, охлаждают до т-ры 1,4-4,2 К и возбуждают в СВЧ-резонаторе электромагн. колебания. Затем снимают зависимость поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного маги. поля вблизи резонансных значений. По ф-ле определяют кондентрацию электроактивной примеси Nd в исследуемом материале Nd = (А /A, )»

«(m /m „«у ) е (TîÐð /T ) ° (K эт /Kîáð зависимостью поглощения СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного

Я поля исследуемого материала и эталона; е

m -масса; Т вЂ” температура; К -коэф.уси ц ления сигналов. По зависимостям, свя Я зывающим удельное сопротивление с концентрацией электроактивной примеси, определяют искомый параметр.2 ил. Я . т к, T К Ьр а

АоРа m

А, шь

35 где А А — площади под завио8р э ээт симостью поглощения

СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного поля ис40 следуемого материала и эталона;

m,,,,m — массы исследуемого о6 р эх материала и эталона;

Т Т вЂ” температуры иссле45 орла э эл дуемого материала и эталона;

К К вЂ” коэффициенты усиления

oSp э >m сигналов от исследуемого образца и эта- 50 лона;

N — концентрация электd роактивной примеси эталона, определяют концентрацию электроактив- >5 ной примеси И,1 и по зависимостям, . связывающим удельное сопротивление с концентрацией электроактивной при1 1? 543

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля технологических процессов и может быть применено, например, для измерений удельного сопротивления (электропронодности) и контроля качества поликристаллического (порошковога) карбида кремния, других материалон с парамагнитной примесью, а также для изучения их электрафизических свойств.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измеряемых удельных сопротивлений.

На фиг. 1 приведена зависимость, связывающая удельное сопротивление порошкообразных материалов с пао рамагнитной смесью с концентрацией

Nd электроактивной примеси; на фиг. 2 приведена зависимость концентрации

Ng от концентрации И,1. эп

Способ применения удельного сопротивления заключается в следующем.

Порошкообразный материал с парамагнитной примесью помещают в CB Iрезонатор, охлаждают до температуры

1,4-4,2 К и возбуждают в СВЧ-резонаторе электромагнитные колебания, затем снимают занисимость поглощения

СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного магнитного поля вблизи резонансных значений, по формуле

94 2 меси N, определяют искомый параметр.

Задача определения удельного сопротивления 1э сводится к корректному о определению концентрации N электроактивнай примеси н том с..учае, если имеется калибровочная зависимость (Nd) . Калибровочная зависимость i (Nd), приведенная на фиг. I, экспериментальная и получена н широком диапазоне концентраций на серии монокристаллических образцов правильной геометрии с помощью четырехзондового метода и исследования температурной зависимости постоянной Холла.

Было установлена, что при высоких уровнях легиронания (Nd 8 "10 см )

18 в Sic (N > наблюдается аномальное уменьшение числа парамагнитных атомов азота, т.е. нарушается линейная связь между измеренной по резонансу концентрацией Ий,р электроактивной примеси и истинной концентрацией

И 1 электроактивной примеси азота в исследуемом материале.

Как следует из фиг. 2, одному значению концентрации М 1 саот Ð ветствует два резонансных значения концентрации Nd т.е. появляется не однозначность в определении истинной концентрации N азота резонансным методом. Дополнительные исследования позволили устранить эту неоднозначность. Оказалось, что и области

18 концентраций N< >8 10 см резонансная линия сильно уширяется с ростом

18

N>, тогда как при И,1 с8 10 ширина линии мала и меняется слабо (см. кривую 2 на фиг. 2). Таким образом, используя обе экспериментальные зависимости (фиг. 2)„ можно однозначно определить истинную концентрацию N> электроактивного азота в порошках

SiC, а по значению найденной концентрации Nd из кривой (фиг. 1) определить соответствующее ей значение удельного сопротивления р

Как показали проведенные исследования, температура 1,4-4,2 К обеспечивает измерение удельных сопротивлений порошкообразных материалов с парамагнитной примесью н наиболее широком диапазоне.

В качестве эталона концентрации может быть выбран монокристалл

Sic , в котором методом эффекта

Холла определена концентрация Nэ а

Тогда Ng определяется соотношением

394

1254 (1) Agp

А, т ТД Кд

zK - л .иЕL . 21т . д

А, m Т, K.. Ь мт Ьр

Использование эталона концентрапии в измерениях существенно повышает их точность.

Использование низких температур позволяет проводить достоверные измерения на порошках Sic (N, обладающих удельным сопротивлением Р>

> 10- Ом см.

Метод пригоден для измерения удельного сопротивления любых порошков, в которых проводимость определяется парамагнитной примесью.

Формула изобретения

Способ измерения удельного сппротивления порошкообразных материалов 20 с парамагнитной примесью путем помещения исследуемого материала в СВЧрезонатор и возбуждения в нем электромагнитных колебаний, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повы- 25 шения точности и расширения диапазона измеряемых удельных сопротивлений, предварительно исследуемый материал охлаждают до температуры 1,4-4,2 К и снимают зависимость поглощения СВЧ-30 мощности от величины приложенного постоянного магнитного поля вблизи резонансных значений, затем по формуле где А, А, — площади под зависимостью поглощения

СВЧ-мощности от величины приложенного постоянного магнитного поля вблизи резонансных значений для исследуемого материала и эталона соответственно;

m,,m — массы исследуемого овр эт материала.и эталона;

Т, — температура исследуемого материала и эталона;

K,, К, — коэффициенты усиления сигналов от исследуемого материала и эталона;

N . — концентрация электроd активной примеси в эталоне, ! определяют концентрацию электроактивной примеси N в исследуемом материале и по зависимостям, связывающим удельное сопротивление и концентрацию электроактивной примеси, определяют искомый параметр.

1254394 дирр,.У

Ф 3310182 Ф Л10И см-

Составитель Е. Адамова

Редактор М. Циткина . Техред И.Попович Корректор Л, Пилипенко

Заказ 4714/48 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4