Способ изготовления германиевых термо-сопротивлений для низких темпиратур

Способ изготовления германиевых термо-сопротивлений для низких темпиратур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И ЙИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Ресттубпин оп730200

К АВТОУСКОМУ Св ИЗЛЬСТВУ (61) Дополиительиое к авт. сеид-ву (22) Заявлено 3006.78 (2%) 2651419/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 070681. бюллетень Йо 21

Дата опубликования описания 0706.81 (51) М К„З

Н 01 L 21/34

Государственный коммтет

СССР яо делам изобретеннй н открытнй (53) УДК 621. 382. 002 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.И.Зарубин, И. В. Кляцкина, N.Ë. Koæóõ, В.A.Òðóíîí и И.С.Шлимак (71) Заявитель

Ленинградский институт ядерной физики им. Б.П.Константинова AH СССР (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМАНИЕВЫХ ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЙ

ДЛЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

Изобретение касается изготовления приборов на полупроводниковых телах и может быть использовано при изготовлении термосопротивлений для. низких температур.

Известен способ изготовления термометров сопротивлений на основе угольных пленок 1) .

Однако термосопротивления, изготовленные по такому способу, не обла дают воспроизводимой характеристикой при температурном циклировании.

Этот недостаток отсутствует у полупроводниковых, в частности, германиевых термосопротивлений, которые обладают воспроизводимостью градуировки, компактностью, надежностью.

Известен способ изготовления германиевых термосопротивлений путем введения в расплав определенного количества легирующей примеси с последующим выращиванием монокристалла по методу Чохральского или методом зонной плавки (2).

2з

Однако этот способ не позволяет обеспечить большую точность получения нужной концентрации примесей . ввиду неравномерности распределения примеси по полупроводниковой пласти- 30 не, служащей материалом для изготовления приборов.

Известен способ изготовления германиевых термосопротивлений, заключающийся во введении дефектов в германиевую заготовку и нанесении на нее контактов (3 ). При этом в германиевую заготовку, представляющую собой пластину из монокристаллического германия, дефекты вводят путем ее облучения тепловыми нейтронами в атомном реакторе. Изотопы германия взаимодействуют с тепловыми нейтронами н в результате ядерных реакций преобразуются в галлиЯ, мышьяк, селен, которые и определяют характер температурной зависимости электропроводности.

Недостатком этого способа является, во-первых, длительный процесс изготовления полупроводниковых термосопротивлений за счет длительной выдержки образцов (более полугода) после облучения. Такая выдержка необходима для того, чтобы атомы изотопов, германия, поглотившие тепловые нейтроны, превратились в легируЮ щую примесь, причем в таком количестве, чтобы оставшаяся часть нераспавшнхся атомов уже практически не

730200 оказывала влияния на температурную зависимость полупроводниковых термосопротивлений.

Во-вторых, для изготовления полупроводниковых термосопротивлений необходимо использование сложного и дорогостоящего оборудования, например атомного реактора.

Цель изобретения — ускорение и удешевление процесса изготовления гарманиеных термосопротинлений. I6

Это достигается тем, что дефекты в германиевую заготовку вводят при температуре, лежащей н интервале 725937 С, путем пластической деформации сжатием вдоль оси (i!I) на величину от 14 до 30% а контакты наносят на плоскости, параллельные оси (ill) .

Выбор температуры обусловлен тем, что сжатие при Т >725 С не.сопровождается в дальнейшем изменением проводимости со временем в связи с отжи- Щ

roM введенных дефектов в процессе деформации. Температура же 937ОС температура плавления германия. Величина сжатия в диапазоне 14-30% позволяет ввести такое количество дефектов, которое необходимо для обеспечения электропроводности при низких температурах. Сжатие, превышающее 30%, приводит к возникновению

"металлической" проводимости у германия и, следовательно, к весьма слабой и неудачной для использования в качестве термосопротинления зависимости электропроводности от температуры.

Величина деформации меньше 14% приводит к тому, что вводится недостаточное для осуществления проводимости при низких температурах количество дефектов. В этом случае зависимость электропронодности от темпе- 4О ратуры получается настолько резкая, что такой материал при понижении температуры становится диэлектриком с очень большим удельным сопротивлением, непригодным для использования в качестве термосопротивления., Нанесение контактов осуществляется так, чтобы контактные площадки были параллельны оси ((II). Это сделано ввиду того, что величина проводимости и ее температурная зависимость анизатропны.

Пример. Шайбы из германия марки ГЭС-40 с ориентацией (ill) вырезают так, чтобы их торцы лежали в плоскости (III). Толщина шайб 2 мм.

Шайбы шлифуют на абразиве для получения плоскопараллельности торцов шайб лучше, чем 2 Мкм, их подвергают пластической деформации сжатием иа;воздухе в интервале температур 780-820 С щ в течение 20 мин. Для создания нагрузки используют гидравлический пресс с усилием не более 3..10 4 кг.

Деформацию осуществляют в напранлении (III) . После снятия нагрузки образец у охлаждают со скоростью меньше

10 град мин. Величину пластической деформации определяют в процессе обработки. Дополнительный контроль величины деформации осуществляют после охлаждения образцов. Деформированную таким способом шайбу германия шлифуют и затем вырезают из нее образцы и наносят контакты на плоскости, параллельные оси (II!), таким образом, что электропроводимость осуществляется в плоскости (I II) . Электрические контакты к образцам наносят стандартными методом.

На фиг представлена кривая зависимости электросопротивления от температуры, которая соответствует термосопротивлению, изготовленному иэ материала, деформиронанному сжатием по описанному выше способу нцоль направления (ill) на 14%. Электрапроводность осуществляю= н плоскости (

Кривая на фиг. 2 и 3 соответствует термосопротивлению с величиной пластической деформации 20%, осуществленной но вышеизложенной методике.

Видно, что образец имеет высокую термочунстнительность в диапазоне

2-300 К.

Кривая на фиг. 4 и 5 соответствует образцу с величиной пластической деформации 30%, осуществленной по вышеизложенной методике. Видно, что образец имеет высокую термочувствительность в диапазоне 1,6-300 К.

На фиг. 6 представлена зависимость электропроводности от температуры для термосопротинления, изготовленного из деформированного сжатием на

14-30% германия, контакты к которому нанесены так, что электропроводность осуществляется вдоль оси (Ill) . Эта зависимость имеет резкий характер и неудобна для использования такого образца в качестве термосопротинле- ния для низких температур.

Предлагаемый способ изготовления германиевых термосопротивлений для низких температур обеспечивает по сравнению с известными способами возможность иэготонления германиевых ,термосопротивлений из пластически деформированного германия сразу же после деформации. Способ прост и не требует сложного дорогостоящего оборудования, что позволяет значительно снизить стоимость германиевых термосопротивлений для низких температур.

Формула изобретения

Способ изготовления германиеных термосопротивлений для низких температур, заключающийся во введении дефектов в германиевую заготовку и нанесении на нее контактов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью ускорения и удешевления процесса изготовления, дефекты в германиевую заготовку вводят при температуре лежащей в интервале 725-937 С, путем пластической деформации сжатием вдоль оси (!1I) на величину от 14 до 30%, а контакты наносят на плоскости, параллельные оси (III). с

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. физика низких температур. 1976, т. 2, 7, с. 842.

2. G À.AnteI!ffe. М,G Pinette, Н.Е.Roischah, д.iIev tcient, Inst

39, 254, 1968.

3. Авторское свидетельство. СССР

9437931, кл. G 01 К 7/22 прототип7.

24ЬЬЮФЯЮ

730200

Составитель В.Вурячеико

Текред 3. Фанта КорректорС @смак

Редактор С.Суркова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Закаэ 3393/53 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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