Устройство для измерения концентрации и подвижности носителей тока в полупроводниках

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ И ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ITOKA в ПОЛУПРОВОДНИК ис, содержащее последовательно соединенные сверхвысокочастотный генератор, врлноводный мост, одно плечо которого является опорным, а другое измерительным, детектор и регистратор, а также электромагнйт для нёшачивания исследуемого полупроводникового образца, о тличаюцееся тем, что, с целью обеспечения измерений паргихетров полупроводниковых образцов произвольной формы при повьаиекии точности, измерительное плечо образовано двумя отрезксши металлических волноводов, на обращенных друг к другу концах которых установлены металлизированные диэлектрические волноводы, концы которых контактируют с исследуемым полупроводниковым образцом, при § этом отрезки металлических волновоДов установлены с возможностью измв- Г/) ,нения расстояния между ними.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

0 ИЦМ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOhAf СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1:1а

1 з ? (55() б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3244702/1&-09 (22) 26.02.81 (46) 30.08.83. Вюл. 9 32 (72) A.M.Виткус, А.К.Лауринавичюс, П.Ç.Малакаускас и Ю.К.Пожела (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводнкков

АН Литовской ССР (53) 621.317(088.8) (56) 1 . BHTKyc A.M, к Др. ПриборЫ и техника эксперимента, 1980, Р .3, .с. 208.

2. Фурднна. Приборы для научных исследований™, 1966, II(4, с. 75 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНЦЕНТРАЦИИ И ПОДВИЖНОСТИ НОСИТЕЛЕЙ ТОКА В ПОЛуПРОВОДНИКАК, содержащее последовательно соединенные сверхвы(19) 80 (!((A

3(5Р (01 К 31/26У G 01 0 22 00 сокочастотный генератор, волноводнык мост, одно плечо которого является опорным, а другое измерительным, детектор к регистратор, а также электромагнит для намачиванкя исследуемого полупроводникового образца, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерений параметров полупровсщниковых образцов произвольной формы при повышении точности, кзмерительное плечо образовано двумя отрезками металлических волноводов, на обращенных друг к другу концах которых установлены металлизированные диэлектрические волноводы, концы которых контактируют с ксследуе" мым полупроводниковым образцом, при Я этом отрезки металлических волноводов установлены с воэможностью изме-. нения расстояния между ними.

1038891

Изобретение относится к техник : лен отрезок диэлектрического волноизмерений на сверхвысоких частотах. вода 14, регистратор 6 состоит иэ

Известно автоматическое устройст- усилителя 15 и двухкоординатного са" во для одновременного измерения кон-,мописца 16, между полюсами электроцентрации и подвижности носителей магнита 7 помещен датчик 17 магнитнотока в полупроводниках геликонным 5 ro поля.

СВЧ методом, содержащее СВЧ генера" Устройство работает следующим,обтор, волноводный тракт, заканчиваю- разом.. щийся открытым концом круглого волно. СВЧ энергия, вырабатываемая СВЧ вода,,регистрирующее устройство и генератором 1, проходит через опорэлектромагнит (lj, 10 ное плечо и.измерительное плечо, в

Однако данное устройство не поз- котором размещен исследуемый полупроволяет измерять образцы любой Формы, водниковый образец 8. С помощью маг; так как требуется изготовлять обра- нитного поля в исследуемом полупроэец со шлифованной поверхностью.. водниковом образце 8 возбуждается

Известно также устройство для из- q геликонная волна, которая,- распростмерения концентрации и подвижности раняясь вдоль линии магнитного поля, носителей тока в полупроводниках, со- достигает противоположной поверхносдержащее последовательно соединенные ти исследуемого полупроводникового сверхвысокочастотный генератор, вол- образца 8,. с которой локально снимановодный мост, одно плечо которого ется металлизированным диэлектричесявляется опорным, а другое - измери- ким волноводом 12. Далее сверхвысотельным, детектор и регистратор, а кочастотный сигнал через отрезок. также электромагнит для намагничива- диэлектрического волновода 14 постуния исследуемого полупроводникового пает на выход волноводного моста 2, Образца (2).. 5 где интерферирует с опорным сигнмФ

Однако известное устройство не прошедшим через аттенюатор 3 и фазо" . обеспечивает измерения параметров rIo-,вращатель 4. Суммарный сигнал детеклупроводниковых образцов произволь- тируется детектором 5 и подается на, ной формы и имеет нйэкую точность. вход усилителя 15. с выхода усилителя цель изобретения — обеспечение иэ-, 15 сигнал поступает на двухкоординат.мерений параметров полупроводниковых 3P ный самописец 16, .на его у-вход, образцов произвольной Формы при позы- на.Х-вход которого -подается ыапряже- . шении точности. ние с датчика 17 магнитного поля.

Указанная цель достигается тем, С изменением величины магнитного по", что в предлагаемом устройстве измери- ля изменяются фаза и амплитуда протельное плечо образовано двумя отрез-35 шедшего через исследуемый полупроводками металлических волноводов, на об- никовый образец 8 сигнала. На двухращенных друг к другу концах которых, координатном самописце 16 эаписываустановлены металлизированные диэлект ется суммарный сигнал как функция рические волноводы, концы которых кон- магнитного поля, которая имеет ряд тактируют с исследуемым полупроводни-4р Максимумов и минимумов, различиых ковым образцом, при этом отрезки ме- по амплитуде. Определйв амплитуды таллических волноводов установлены с двух экстремумов относительно опорновоэможностью изменения расстояния го сигнала, а также их положение отмежду ними. носительно магнитного поля, рассчитыНа чертеже приведена конструкция 4 вают концентрацию IL H подвижность устройства. носителей тока по формулам

Устройство для измерения концент-: XK G2%2 .рации и подвижности носителей тока в о

Я 1f полупроводниках содержит СВЧ генера- "азу «2 тор l волноводный мост 2, одно пле- чо которого является опорным и содер, 50:., 4E„f 4 жит аттенюатор 3 и фазовращатель 4, 8k+HL8N Sw< В +2 BH+ 2 2 (Вм+м ВН а другое - измерительным,, детектор 5 и регистратор 6, а также электромаг" (В -8 )2 нит 7 для намагничивания исследуемого полупроводникового образца 8, из- 55 . УМ В™ -В

Й+Ю Й мерительное плечо образовано двумя ц.

I отреэкамй металлических волноводов . k k+/4

А

9 и 10, на обращенных друг к другу д . 8 й+м и концах которых установлены металлизи-. . +М рованные диэлектрические волноводы Я3 где С - скорость света в вакууме«

11 и 12, концы которых контактируют e - заряд электрона; с исследуемым полупроводниковым об- Е©, Е - соответственно диэлектричесраэцом 8, при этом металлический вол" кие проницаемости вакуума и новод 10 закреплен на микрометричес" решетки исследуемого полупро" ко винте 13, а в его разрыв встав- 6g водникового образца 8«

1038891, f — частота СВЧ сигнала; и - расстояние между металлизированными диэлектрическими возтноводами ll и 121

Вн Вя - индукция магнитного поля, соответствукщая экстремумам 5

N-го и N+M-го порядками

AHi g амплитуды N-ro и N+M-1о экстремумов относительно опар ного сигнала

М « число "экстремумов, разделяю- 10 щих вкстремумы N-ro и N+M-ro порядка, включая последний.

Порядок экстремума N отсчитывает" ся в сторону слабых магнитных полейр. т.е. В, +м всегда меньше В>.

Предлагаемое устройство позволяет измерять образ4ы различной геомет. рической Формы, т.е. исключается необходимость перед измерениями изго а вливать образцы специальной Формы .

4 или производить их специальную обработку, что позволяет сэкономить материал, в частности, дорогостоящий, а также уменьшить время, затрачиваемое на измерение образца, до 30 с, что более чем в 10 раз меньше времени, затрачиваемого на измерение с помощью известных устройств.

Кроме того,предлагаемое устройство; обладает повышенной разрешаккцей сйособностью, а также точностью, что да" ет возможность измерять неоднородность распределения концентрации н подвижности носителей тока в объеме полупроводника. Точность повышается .примерно в 20 раз, что достигается тем, что в предлагаемом устройстве

СВЧ энергия вводится н выводится с поверхности образца s 20 раз меньшей по сравнению с известными устройствами

Вииипи . З аказ б 225/5 3 . Тираж 71 о Подп и сн ое

Ф

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