Устройство для измерения температурной зависимости холловской подвижности носителей заряда в полупроводниковых материалах

Устройство для измерения температурной зависимости холловской подвижности носителей заряда в полупроводниковых материалах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii)788053

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 170778 (21) 26 18987/18-25 (51) М. Кл. с присоединением заявки N

G 01 R 31/26

Государственный комитет

СССР

А0 делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1 1280. Бюллетень ¹ 46

Ю) Д)(621. 382,2 (088.8) Дата опубликования описания 151280 (72) Авторы изобретения

Г.Л.Ляху, И.П.Молодян и Г.С.Коротченк

Кишиневский политехнический институт им. 1=;-Лава (71) Заявитель (э4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ

ЗАВИСИМОСТИ ХОЛЛОВСКОЙ ПОДВИЖНОСТИ

НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

МАТЕРИАЛАХ

Изобретение относится к электронной промышленности и может быть использованб в устройствах для исследования явлений переноса зарядов в полупроводниковых материалах, в частности, для измерения холловской подвижности носителей заряда.

Известны устройства для измерения холловской подвижности в полупроводниках (1) и (2).. 10

В этих устройствах ЭДС Холла измеряется в режиме питания образца от источника тока, при этом ЭДС Холла является функцией концентрации носителей заряда, а подвижность носителей(5 заряда рассчитывается, для чего необходимо измерить геометрические размеры образца ЭДС Холла и падение напряжения на объеме полупроводникового образца между потенциальными контак- 20 тами.

Недостатком этих устройств является невозможность непосредственного измерения температурной зависимости молловой подвижности и создания ус- .тз тройств с непосредственной индикацией.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения холловской подвижности носителей заряда с. помощьщ 30 измерения ЭДС Холла в режиме питания образца от источника напряжения, ко,торое содержит источник напряжения, соединенный с токовыми контактами образца полупроводникового материала,. измерительно-регистрирующее устройство соединенное одним из входов с холловскими контактами образца, расположенный на образце термодатчик, выход ко-, торого соединен со вторым входом из мерительно-регистрирующего устройства, и электромагнит (3).

Поскольку ЭДС Холла зависит от напряжения, приложенного к токовым контактам образца, геометрических размеров и подвижности носителей заряда, а первые два фактора постоянны, то

ЭДС:Холла.является функцией подвижности носителей заряда, и таким образом температурная зависимость ЭДС Холла определяется только температурной зависимостью холловской подвижности носителей заряда.

Непрерывное непосредственное измерение температурной зависимости подвижности носителей заряда значительно сокращает время измерений и упрощает обработку данных.

Недостатком известного устройства является влияние на точность иэмере788053 ния холловской подвижности носителей заряда сопротивления токовых контактов образца. Поскольку сопротивление образца, подключенного к источнику напряжения: определяется сопротивлением объема образца полупроводникового материала и сопротивлением токовых! контактов, то величина тока через образец зависит не только от электрофиэических параметров полупроводникового материала,но и от характеристикг токовых контактов, т.е, измерения подвижности по данной схеме можно про+ водить лишь при условии, что величина сопротивления токовых контактов дол" жна быть пренебрежимо малой. В дей ствительности же сопротивление в боль+И. шинстве случаев имеет конечную величину, зачастую сравнимую а сопротивлением объема полупроводникового материала, что значительно снижает точность измерений. Кроме того, сопротив-20 ление контактов изменяется с изменением температуры, что может привести к значительному искажению результатов измерения температурной зависимости холловской подвижности носителей заряда. Особенно сильно это проявляется при измерениях на высокоомных образцах, на которых воспроизводимое создание ниэкоомных омических контактов представляет значительную трудность.Поэтому необходимы разработка специальной технологии изготовления ниэкоомных контактов и постоянный контроль характеристик токовых контактов.

В ряде случаев необходимость учета сопротивления токовых контактов природит к дополнительным расчетам. Все это снижает точность измерений.

Цель изобретения - новышение точности измерений путем исключения влияния сопротивления токовых контактов образ- Ц) ца °

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком отрицательной обратной связи, вход Которого подключен к потенциальным контак- там образца, а выход подключен к управляющему входу источника напряжения.

Блок отрицательной обратной связи может содержать усилитель мощности для управления источником напряжения.

Введение блока отрицательной обратной связи обеспечивает поддержание пс стоянства падения напряжения на участ ке образца,заключенном между потенциальными контактами,что достигается управлением источника напряжения,т.е. @ изменением напряжения, приложенного к токовым контактам,что позволяет исключить влияние сопротивления токовых, контактов на величину измеряемой ЭДС

Холла при непосредственной регистра- ф0 ции температурной зависимости холловой подвижности носителей заряда.

На чертеже представлена блок схема устройства для-измерения темПературной фависимости:,холловской подвижности у носителей заряда в полупроводниковых материалах, Устройство содержит источник 1 напряжения соединенный с токовыми контактами 2 и 3 образца 4, блок 5 отрицательной обратной связи, вход; которого соединен с потенциальными контактами 6 и 7 образца 4, а выход— с источником 1 напряжения. Измерительно-регистрирующее устройство 8 соединено с холловыми контактами 7 и 9.

На второй вход измерительно-регистрирующего устройства 8 подключен выход термодатчика, расположенного на образце. Образец помещен в поле, создаваемое электромагнитом 10.

Устройство работает следующим образом.

Образец 4 подключается к источнику

1 напряжения и между потенциальными контактами 6 и 7 устанавливается заданное напряжение, С изменением температуры образца 4 изменяется электропроводность объема полупроводника и токовых контактов 2 и 3, в результате происходит перераспределение падений напряжения на токовых контактах и на объеме полупроводника, расположенном между потенциальными контактами 6 и 7.

При этом блок 5 обратной связи, снабженный схемой управления источником 1 напряжения, позволяет изменять напряжение между токовыми контактами

2 и 3 так, чтобы падение напряжения между потенциальными контактами 6 и 7 оставалось постоянным. Таким образом, каждому значению температуры соответствует определенная величина напряжения, подводимого к токовым контактам

2 и 3. Величина холловской подвижности пропорциональна отношению ЭДС Холла к напряжению между контактами 6 и 7, которые зависят от поперечного сечения образца 4 и расстояния между потенциальными контактами 6 и 7. Поскольку геометрические размеры постоянны, а напряжение между потенциальными контактами 6 и 7 поддерживается постоянным автоматически, то каждому значению ЭДС термодатчика, т.е. каждому значению температуры, соответствует

ЭДС Холла, пропорциональная величине холловской подвижности носителей заряда„ а на.измерительно-регистрирующем устройстве 8 непосредственно фиксирует ся температурная зависимость холловской подвижности носителей заряда, при этом влияние сопротивления токовых контактов на температурную зависимость подвижности исключается.

Неэквипотенциальность расположения холловских контактов исключается путем коммутации направления магнитного ноля, либо проведением измеренйй в переменных магнитных полях.

Предлагаемое устройство для измерений температурной зависимости холловской подвижности носителей заряда в полупроводниковых материалах позволя788053

Формула изобретения

Составитевв Ю. Врыэгалов

ТехредЯ. Ковалева Корректор М. Коста

Редактор А. Долинич

Заказ 8346/54 1ираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М-35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП .Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ет повысить точность непосредственного измерения температурной зависимости подвижности, так как при его применении исключается необходимость контроля величины сопротивления токовых контактов и отпадает необходимость проведения дополнительных технологических операций по уменьшению сопротивления токовых контактов или дополнительных расчетов, учитывающих влияние сопротивления токовых контактов на величину подвижности.

Устройство для измерения температурной зависимости холловской подвижности1з носителей заряда в полупроводниковых материалах, содержащее источник напря кения, соединенный с токовыми контактами образца полупроводникового материала, измерительно-регистрирующее.устройство, соединенное одним,из входов с.холловыми контактами образца, расположенный на образце термодатчик, выход которого соединен со вторым вхо дом измерительно-регистрирующего ус тройства, и электромагнит, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения влияния сопротивления токовых контактов образца, оно снабжено, блоком отрицательной обратной связи, вход которого подключен к потенциаль-,, .ным контактам образца,а выход - к уп-. равляющему входу источника напряжения.

Источники Информации, принятые во внимание при экспертизе

l Авторское свидетельство .СССР

В 327423, кл. G 01 R 31/2б, 1972ь

2..Батавии В.В. Контроль параметров полупроводниковьвс материалов и эпитаксиальных слоев. М, Советское радио™, 1976, с ° 23-27.

3. Кучис Е.В. Методы исследования эффекта Холла. М., Советское радио, 1974, с. lб-17, 171-179 (прототип).